JP5695215B2 - Judgment method of processing means in ultra-precise composite processing apparatus and ultra-precise composite processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、超精密複合加工装置において加工手段を判断する方法および超精密複合加工装置に関する。より詳細には、本発明は、被加工材から超精密複合加工によって微細加工物を得るための超精密複合加工装置およびその装置の加工手段を判断する方法に関する。  The present invention relates to a method for determining a processing means in an ultra-precise composite machining apparatus and an ultra-precise composite machining apparatus. More specifically, the present invention relates to an ultra-precise composite processing apparatus for obtaining a fine workpiece by ultra-precise composite processing from a workpiece, and a method for determining processing means of the apparatus.

一般工業分野においては、金属、木材またはプラスチックなどの素材を部分的に削り取って所望の形状を作り上げる工作機械加工が従前より行われている。例えば、旋削、フライス削り、平削りなどの切削加工を実施することによって所望の製品・部品を作り上げることができる。  In the general industrial field, machine tool processing for partially scraping off a material such as metal, wood or plastic to create a desired shape has been performed. For example, a desired product / part can be created by performing cutting such as turning, milling, and planing.

複雑な製品・部品を大量生産する必要がある場合、成形用の金型などを機械加工によって製造し、その金型を用いて各種成形品を製造することが一般に行われている。特に近年では、電気および電子機器が、年々小型化および高性能化しており、それらに使用される部品などに対して小型化・高性能化が当然に求められている。従って、そのような小型化・高性能化に対応した各種部品・製品を成形するための金型に対しても、かかる小型化に見合った精度が求められている。  When it is necessary to mass-produce complex products / parts, it is a general practice to manufacture a mold for molding by machining and manufacture various molded products using the mold. In particular, in recent years, electrical and electronic devices have been reduced in size and performance year by year, and naturally there has been a demand for reduction in size and performance of components and the like used therein. Accordingly, there is a need for a mold for molding various parts and products corresponding to such miniaturization and high performance, with accuracy corresponding to such miniaturization.

特開平9−225947号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-225947 特開2001−79854JP 2001-79854 A

しかしながら、近年の小型化に対応した金型製品を製造する場合、従来の機械加工を踏襲するだけでは十分に満足のいく対応ができているとはいえない。例えば、超硬材料や焼入れ鋼などの難削材を切削加工して金型製品を得る場合では、加工具の寿命は短く製造コストの増加が引き起こされるだけでなく、加工時間が長いものとなっていた。このことは、金型製品が小型化ないしは微細化すればするほど顕著となる。従って、現実的には、成形品の形状(即ち、型形状や目的となる商品形状)の変更を余儀なくされる。  However, when manufacturing a mold product corresponding to the recent miniaturization, it cannot be said that a sufficiently satisfactory response can be achieved simply by following conventional machining. For example, when cutting difficult-to-cut materials such as cemented carbide and hardened steel to obtain a die product, the tool life is short and not only causes an increase in manufacturing cost, but also requires a long processing time. It was. This becomes more remarkable as the mold product becomes smaller or finer. Therefore, in reality, it is necessary to change the shape of the molded product (that is, the shape of the mold or the target product shape).

切削加工具の種類を好適に選択することも考えられるものの、切削加工はあくまでも被削材との接触に起因して削り取るものであるので、工具の寿命が短いことには変わりがなく、また、加工に膨大な時間を要してしまう。レーザ加工などの非接触加工を行うことも考えられるが、レーザ加工は、被削材がレーザ光を吸収することに起因した発熱加工に基づくので、高精度な加工に向かない(特に、面粗さ精度・形状精度が要求される微細製品に対しては一般に使用できないと考えられている)。  Although it is conceivable to suitably select the type of cutting tool, since the cutting is to be scraped off due to contact with the work material to the last, there is no change in the short tool life, A huge amount of time is required for processing. Although non-contact processing such as laser processing can be considered, laser processing is not suitable for high-precision processing because it is based on heat generation processing caused by the work material absorbing laser light (particularly surface roughness). It is generally considered that it cannot be used for fine products that require high accuracy and shape accuracy).

ここで、切削加工に際しては複数の加工手段を順次用いることも考えられるが、加工すべき形状によっては、予め決められた加工順序を所定通り実施するだけでは効果的といえない場合が存在する。例えば、加工形状・加工箇所によっては、当初決められた前段の加工手段を実施せず、後段の加工手段を直接用いる方が加工時間の全体的な短縮が可能となる場合が考えられる。しかしながら、このような判断を人が介在して行うとなると煩雑である。加工データを予め作成することも考えられるが、種々の加工形状・加工箇所に依存し得る要素があるために同様に煩雑となり、データ作成に費やす時間は長くなってしまう。  Here, it is conceivable to use a plurality of processing means sequentially in the cutting process, but depending on the shape to be processed, there are cases where it is not effective just to carry out a predetermined processing order as prescribed. For example, depending on the machining shape and the machining location, it may be possible to reduce the overall machining time by directly using the subsequent processing means without implementing the initially determined processing means. However, it is troublesome to make such a determination with human intervention. It is conceivable to create machining data in advance. However, since there are elements that can depend on various machining shapes and machining locations, the processing data is similarly complicated, and the time required for data creation becomes long.

本発明は上記事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の課題は、小型製品(特に微細構造部を備えた微細製品)の製造にとって好適な加工装置における加工手段の判断方法を提供すると共に、かかる判断を行うことができる加工用データを有するシステムを備えた超精密複合加工装置を提供することである。  The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a method for determining a processing means in a processing apparatus suitable for manufacturing a small product (particularly a fine product having a fine structure portion) and to obtain processing data that can be used for such determination. It is to provide an ultra-precise combined machining apparatus including a system having the above-described system.

上記課題を解決するため、本発明では、被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置において加工手段を判断する方法であって、
超精密複合加工装置が、
被加工材を粗削りするための電磁波加工手段(即ち、電磁波加工デバイス);
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段(即ち、精密機械加工デバイス);ならびに
電磁波加工手段および精密機械加工手段の使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定手段(即ち、形状測定デバイス)
を有して成り、
加工手段の判断においては、
微細加工物の立体形状モデルの情報;
微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに
「電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータ」および「精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ」
に基づいて電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行うことを特徴とする方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is a method for determining a processing means in an ultra-precise composite processing apparatus that manufactures a fine workpiece from a workpiece,
Ultra precision combined processing equipment
Electromagnetic wave processing means for roughing the workpiece (ie, electromagnetic wave processing device);
Precision machining means (i.e., precision machining devices) for performing precision machining on roughened workpieces; and for measuring the shape of the workpiece upon use of electromagnetic machining means and precision machining means Shape measuring means (ie, shape measuring device)
Comprising
In judging the processing means,
Information on the three-dimensional model of the fine workpiece;
Information on the removal volume removed from the workpiece during the production of fine workpieces; and “Data on removal processing time of electromagnetic machining means” and “Data on removal processing time of precision machining means”
The method of determining whether to use electromagnetic wave processing means or to use precision machining means is provided.

ある好適な態様では、被加工材の最終形状についての3次元CADデータを用いて加工手段の判断の前処理を行っており、かかる前処理では、
被加工材の最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面を作成し、そのオフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かによって、電磁波加工手段を実施するか否かを判断する。
In a preferable aspect, the preprocessing of the determination of the processing means is performed using the three-dimensional CAD data on the final shape of the workpiece, and in such preprocessing,
Whether to create an offset surface that is offset by a specified amount from each surface of the final shape of the workpiece, and whether to implement electromagnetic wave processing means depending on whether the offset surface is located inside the outermost surface level of the workpiece Judge whether or not.

被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するオフセット面が存在する場合、その最表面よりも内側に位置するオフセット面と最表面レベルとで囲まれた領域を「暫定的な電磁波加工部」として抽出することが好ましい。  When there is an offset surface located inside the outermost surface level of the workpiece, the area surrounded by the offset surface located inside the outermost surface and the outermost surface level is a “provisional electromagnetic wave processing part” It is preferable to extract as

また、得られた「暫定的な電磁波加工部」については、その形状を、電磁波加工手段の加工可能形状データベースと比較することによって、電磁波加工手段を実施すべきか否かを判断することが好ましい。  In addition, it is preferable to determine whether or not the electromagnetic wave processing unit should be implemented by comparing the shape of the obtained “provisional electromagnetic wave processing unit” with a processable shape database of the electromagnetic wave processing unit.

更に、得られた「暫定的な電磁波加工部」の体積を算出し、その算出した体積について、電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づき必要とされる加工時間Aを算出すると共に、精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づき必要とされる加工時間Bを算出したうえで、かかる加工時間Aと加工時間Bとを比較して電磁波加工手段を実施すべきか否かを判断することが好ましい。尚、加工時間Aと加工時間Bとの比較に際しては、電磁波加工手段から精密機械加工手段へと切替える際に要する段取り時間などの間接的な時間条件を考慮することが好ましい。  Further, the volume of the obtained “provisional electromagnetic wave processing portion” is calculated, and the calculated processing time A required for the calculated volume based on the correlation data A between the removal volume and the removal processing time relating to the electromagnetic wave processing means. And calculating the required processing time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal processing time relating to the precision machining means, and comparing the processing time A with the processing time B. It is preferable to determine whether or not to perform electromagnetic wave processing means. When comparing the processing time A and the processing time B, it is preferable to consider indirect time conditions such as setup time required for switching from the electromagnetic wave processing means to the precision machining means.

本発明に係る加工手段の判断方法では、上記の抽出および比較を順次行うことが好ましい。つまり、(a)暫定的な電磁波加工可能部の抽出、(b)暫定的な電磁波加工部の形状と電磁波加工の加工可能形状データベースとの比較、および(c)加工時間Aと加工時間Bとの比較を順次行うことが好ましい。  In the processing means determination method according to the present invention, it is preferable to sequentially perform the above extraction and comparison. That is, (a) extraction of the provisional electromagnetic wave processable part, (b) comparison of the shape of the temporary electromagnetic wave processing part and the electromagnetic wave processable shape database, and (c) the processing time A and the processing time B These comparisons are preferably performed sequentially.

尚、加工手段の判断方法の対象となる超精密複合加工装置についていえば、電磁波加工手段がレーザ加工手段であってよい。また、精密機械加工手段では、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっていてもよい。  Note that the electromagnetic wave processing means may be a laser processing means as far as the ultra-precise composite processing apparatus that is the object of the processing means judgment method. In the precision machining means, a cutting tool selected from the group consisting of a planar processing tool, a shaper processing tool, a fly cut processing tool, a diamond turning processing tool, and a micro milling processing tool may be replaceable.

更に、超精密複合加工装置は、形状測定手段で測定された被加工材の形状の情報に基づき、電磁波加工手段または精密機械加工手段を制御する手段(即ち、制御装置)を更に有して成るものであってもよい。  Furthermore, the ultra-precise combined machining apparatus further includes means (that is, a control device) for controlling the electromagnetic wave machining means or the precision machining means based on the information on the shape of the workpiece measured by the shape measuring means. It may be a thing.

微細加工物の微細部寸法は、数十nm〜数mmの範囲、即ち、約10nm〜約15mmないしは約10nm〜約3mm程度(例えば10nm〜500μmもしくは50nm〜1μm程度、あるいは場合によっては1nm〜1μm)となっている。そのような微細部寸法を有する微細加工物を例示すると、光学レンズ用金型または光学レンズを挙げることができる。  The fine part size of the fine workpiece is in the range of several tens of nm to several mm, that is, about 10 nm to about 15 mm or about 10 nm to about 3 mm (for example, about 10 nm to 500 μm or about 50 nm to 1 μm, or in some cases 1 nm to 1 μm) ). Examples of the fine processed product having such a fine part size include an optical lens mold or an optical lens.

本発明では超精密複合加工装置も提供される。かかる超精密複合加工装置は、被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置であって、
被加工材を粗削りするための電磁波加工手段;
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段;ならびに
電磁波加工手段および精密機械加工手段の使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定手段
を有して成り、また
超精密複合加工装置が、その超精密複合加工装置に用いる加工用データが格納された記憶部を備えたシステムを更に有して成り、
加工用データが、微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行うための加工用データとなっていることを特徴とする。
The present invention also provides an ultra-precise combined machining apparatus. Such an ultra-precise composite processing apparatus is an ultra-precise composite processing apparatus that manufactures a fine workpiece from a workpiece,
Electromagnetic wave processing means for roughing the workpiece;
Precision machining means for performing precision machining on the rough-cut workpiece; and shape measuring means for measuring the shape of the workpiece when using the electromagnetic wave machining means and the precision machining means. In addition, the ultra-precise combined machining apparatus further comprises a system including a storage unit storing processing data used for the ultra-precise combined machining apparatus,
The processing data includes information on the three-dimensional model of the fine workpiece; information on the removal volume removed from the workpiece during the production of the fine workpiece; and data on the removal processing time of the electromagnetic wave processing means and the precision machining means Based on data relating to the removal processing time, the processing data is used to determine whether to use electromagnetic wave processing means or to use precision machining means.

ある好適な態様では、加工用データは、被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて、最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かで電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行う加工用データとなっている。  In a preferred aspect, the machining data is obtained by using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece, and the offset surface offset by a specified amount from each surface of the final shape is inside the outermost surface level of the workpiece. The processing data is used to determine whether or not to implement the electromagnetic wave processing means depending on whether or not it is located at the position.

別のある好適な態様では、加工用データは、被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するオフセット面が存在する場合にその内側に位置するオフセット面と被加工材の最表面レベルとで囲まれた領域を暫定的な電磁波加工部とし、かかる暫定的な電磁波加工部における形状を電磁波加工手段の加工可能形状データベースと比較して電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行う加工用データとなっている。  In another preferable aspect, when the offset data located inside the outermost surface level of the workpiece exists, the machining data is calculated by the offset surface located inside the workpiece and the outermost surface level of the workpiece. The enclosed area is used as a temporary electromagnetic wave processing unit, and the shape in the temporary electromagnetic wave processing unit is compared with the processable shape database of the electromagnetic wave processing unit to determine whether to implement the electromagnetic wave processing unit. It is data.

更に別のある好適な態様では、加工用データは、暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、その算出した体積について、電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、加工時間Aと加工時間Bとを比較することで電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行う加工用データとなっている。  In still another preferred aspect, the processing data calculates a temporary volume of the electromagnetic wave processing portion, and the calculated volume is based on the correlation data A between the removal volume related to the electromagnetic wave processing means and the removal processing time. The machining time A is calculated, the machining time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal machining time relating to the precision machining means is calculated, and the machining time A and the machining time B are compared to calculate the electromagnetic wave. It is processing data for determining whether or not to implement the processing means.

まず、加工手段の判断方法が活用される超精密複合加工装置の効果についていえば、超硬材料や焼入れ鋼などの難削材から加工する場合であっても、短時間かつ高精度な条件で微細構造物を得ることができる。  First, regarding the effects of ultra-precise combined machining equipment that uses the judgment method of machining means, even when machining from difficult-to-cut materials such as cemented carbide materials and hardened steel, in a short time and with high precision conditions. A fine structure can be obtained.

具体的に述べると、一次加工として非接触な電磁波加工でもって被加工材の粗削りを行い(特にかかる粗削りで加工すべき大部分を除去加工する)、その後、適宜交換可能な切削加工具でもって二次加工として精密機械加工を行なうので、工具の寿命は長くなり、かつ、加工時間が大幅に減じられる。例えば、従来技術のように全て切削加工具を用いて難削材から微細構造物を製造する場合等の従来工法と比較すると、本発明では50〜80%程度製造時間を短縮することができる。また、そのように電磁波加工による粗削りで加工時間を大幅に短縮しつつも、機上測定を伴って適宜交換可能な加工具で精密機械加工を施すことに起因して面粗さ精度・形状精度などにつき高精度仕様を達成できる。従って、当初意図された成形品の形状(即ち、型形状、目的となる商品形状)を変更することなく金型製品などの小型化・微細化を好適に図ることができ、ひいては、電気および電子機器およびそれらに使用される各種部品の小型化・微細化に好適に対応できる。これは、製造プロセス自体が“障害”となることなく所望の小型微細品を設計できることを意味しており、更に高性能な小型電気・電子機器の設計・開発へとつながる。  Specifically, roughing of the workpiece is performed by non-contact electromagnetic machining as primary processing (particularly, most of the material to be processed by such roughing is removed), and thereafter, with a cutting tool that can be replaced as appropriate. Since precision machining is performed as secondary machining, the tool life is extended and machining time is greatly reduced. For example, as compared with a conventional method such as the case of manufacturing a fine structure from a difficult-to-cut material using all cutting tools as in the prior art, the present invention can reduce the manufacturing time by about 50 to 80%. In addition, surface roughness accuracy and shape accuracy are reduced due to precision machining with a tool that can be replaced as appropriate along with on-machine measurement while greatly reducing machining time by roughing by electromagnetic wave machining. High precision specifications can be achieved. Accordingly, it is possible to suitably reduce the size and size of the mold product without changing the originally intended shape of the molded product (that is, the shape of the product and the target product shape). It can respond suitably to miniaturization and miniaturization of devices and various parts used in them. This means that a desired small and fine product can be designed without the manufacturing process itself becoming an “impediment”, which leads to the design and development of a further high-performance small electric / electronic device.

そして、本発明の加工手段の判断方法(また、その判断を行うことができる加工用データが格納された記憶部を備えたシステムを有して成る超精密複合加工装置)では、加工形状・加工箇所に応じて「電磁波加工手段」と「精密機械加工手段」とを好適に使い分けることができ、加工時間を効果的に短縮することができる。つまり、前段として電磁波加工手段を用い、後段として精密機械加工手段を用いることをベースにしつつも、実際の加工形状・加工箇所に応じて適宜、後段の精密加工を直接実施することも可能となり、総加工時間を効果的に短縮することができる。これは、被加工材から目的形状作製までの所要時間がトータルとして短縮されることを意味している。  In the method for determining a processing means of the present invention (and an ultra-precise combined processing apparatus having a storage unit storing processing data that can be determined), the processing shape and processing The “electromagnetic wave processing means” and the “precision machining means” can be used properly according to the location, and the processing time can be effectively shortened. In other words, it is possible to directly carry out the subsequent precision machining as appropriate according to the actual machining shape and machining location while using the electromagnetic machining means as the previous stage and using the precision machining means as the subsequent stage. The total machining time can be effectively shortened. This means that the time required from the workpiece to the target shape is reduced as a whole.

また、そもそも加工手段の使い分けでは人的判断を介しておらず、その観点でも効率的な加工を実現することができるといえる。つまり、本発明に従えば、実際の加工操作時や加工データ作成時における人的判断時間や人的作業時間などについて省略・短縮化を図ることが可能となる。  In the first place, the use of processing means is not based on human judgment, and it can be said that efficient processing can be realized from this viewpoint. That is, according to the present invention, it is possible to omit or shorten the human judgment time and the human work time at the time of actual machining operation or creation of machining data.

図1は、超精密複合加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of an ultra-precise combined machining apparatus. 図2は、超精密複合加工の特徴を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the characteristics of the ultra-precise composite machining. 図3は、微細構造物の微細部寸法を説明するための模式図および電顕写真図である。FIG. 3 is a schematic diagram and an electron micrograph for explaining the fine part size of the fine structure. 図4は、算術平均粗さRaの説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the arithmetic average roughness Ra. 図5は、精密機械加工手段・精密機械加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing a mode of precision machining means / precision machining. 図6は、シェーパ加工具・シェーパ加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a shaper processing tool / shaper processing mode. 図7は、フライカット加工具・フライカット加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a fly-cut processing tool / fly-cut processing mode. 図8は、ダイヤモンドターニング加工具・ダイヤモンドターニング加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view schematically showing an embodiment of a diamond turning processing tool / diamond turning processing. 図9は、マイクロミーリング加工具・マイクロミーリング加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view schematically showing a mode of the micro milling tool / micro milling process. 図10は、振動切削の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing a mode of vibration cutting. 図11(a)は形状測定手段の態様を模式的に示す斜視図であり、図11(b)は補正加工用データを構築する態様を示した図である。FIG. 11A is a perspective view schematically showing an aspect of the shape measuring means, and FIG. 11B is a view showing an aspect for constructing correction processing data. 図12は、コンピュータにより構成された演算手段の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view schematically showing an aspect of a calculation means configured by a computer. 図13(a)は工具刃先の形状・位置などを測定する態様を模式的に示す斜視図であり、図13(b)は、形状測定手段が垂直方向に可動自在に設けられた態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 13A is a perspective view schematically showing an aspect for measuring the shape and position of the tool edge, and FIG. 13B schematically shows an aspect in which the shape measuring means is movably provided in the vertical direction. FIG. 図14は、「被加工材を載置させるテーブルの少なくとも1軸の動作」と「精密機械加工手段および/または電磁波加工手段の少なくとも1軸の動作」とを同期制御する態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 14 schematically shows a mode in which “the operation of at least one axis of the table on which the workpiece is placed” and “the operation of at least one axis of the precision machining means and / or the electromagnetic wave processing means” are synchronously controlled. It is a perspective view. 図15は、被加工材に対するレーザ入射光の角度が調整可能となっている態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view schematically showing an aspect in which the angle of the laser incident light with respect to the workpiece can be adjusted. 図16は、回転方向、水平方向および/または垂直方向の軸に沿って被加工材が可動となる態様(図示する態様では最大6軸可動となる態様)を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a mode in which the workpiece is movable along the axis in the rotation direction, the horizontal direction, and / or the vertical direction (in the illustrated mode, the maximum six-axis movable mode). 図17は、レーザ照射の拡がり角や集束角に合わせて、レーザ照射および/または被加工材の向きを調整して被加工材の垂直面の加工を行う態様を模式的に示した斜視図である。FIG. 17 is a perspective view schematically showing a mode in which the vertical surface of the workpiece is processed by adjusting the laser irradiation and / or the orientation of the workpiece in accordance with the spread angle and the focusing angle of the laser irradiation. is there. 図18は、「電磁波加工による粗削り工程」と「精密機械加工」とを並行して行う態様を模式的に示した斜視図および上面図である。FIG. 18 is a perspective view and a top view schematically showing an aspect in which “rough cutting process by electromagnetic wave machining” and “precision machining” are performed in parallel. 図19は、本発明の対象範囲を示したフローである。FIG. 19 is a flow showing the target range of the present invention. 図20は、「微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積」および「微細加工物の立体形状モデル」を概念的に示した図である。FIG. 20 is a diagram conceptually showing “removed volume removed from the workpiece during the manufacture of a fine workpiece” and “three-dimensional shape model of the fine workpiece”. 図21は、「電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータ」および「精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ」を概念的に示した図である(図21(a):電磁波加工手段を用いた際の“除去加工の体積”と“除去加工時間”との相関関係データA、図21(b):精密機械加工手段を用いた際の“除去加工の体積”と“除去加工時間”との相関関係データB、図21(c):段取り時間などの付加的時間条件も加味した“除去加工の体積”と“除去加工時間”との相関関係データ)。FIG. 21 is a diagram conceptually showing “data relating to the removal processing time of the electromagnetic wave machining means” and “data relating to the removal machining time of the precision machining means” (FIG. 21A: using the electromagnetic wave machining means). Correlation data A between “removal processing volume” and “removal processing time”, FIG. 21B: “removal processing volume” and “removal processing time” when using precision machining means Correlation data B, FIG. 21 (c): Correlation data between “volume of removal processing” and “removal processing time” in consideration of additional time conditions such as setup time. 図22は、オフセット面を作成する態様を模式的に示した図である。FIG. 22 is a diagram schematically showing an aspect of creating an offset surface. 図23は、オフセット前の態様とオフセット面の態様とを示した図である(図23(a):オフセット面の一部が被加工材の最表面よりも内側に位置している態様、図23(b)オフセット面の全てが被加工材の最表面よりも内側に位置している態様、図23(c):オフセット面の全てが被加工材の最表面よりも外側に位置している態様)。FIG. 23 is a diagram showing a mode before offset and a mode of an offset surface (FIG. 23A: a mode in which a part of the offset surface is located inside the outermost surface of the workpiece, FIG. 23 (b) A mode in which all offset surfaces are located inside the outermost surface of the workpiece, FIG. 23 (c): All offset surfaces are located outside the outermost surface of the workpiece. Embodiment). 図24は、オフセット量と加工時間との関係を示したグラフ図である。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the offset amount and the machining time. 図25は、「オフセット処理を通じた判断(暫定的な電磁波加工部の抽出)」、「電磁波加工可能な形状か否かの判断」および「電磁波加工必要量以上か否かの判断」を順次実施する際のフローである。FIG. 25 sequentially carries out “judgment through offset processing (provisional extraction of electromagnetic wave processing part)”, “judgment of whether electromagnetic wave machining is possible or not” and “judgment of whether electromagnetic wave machining is more than necessary” It is a flow when doing. 図26(a)および(b)は、“スポット径”および“コーナR”を説明するための模式図である。FIGS. 26A and 26B are schematic diagrams for explaining “spot diameter” and “corner R”. 本発明の超精密複合加工装置に用いられるシステムの構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the system used for the ultraprecision composite processing apparatus of this invention. 図28は、研削加工具・研削加工の態様を模式的に示す斜視図である。FIG. 28 is a perspective view schematically showing a grinding tool / grinding mode. 図29は、実施例で製造した金型に関する説明図である(図29(a):ケースA、図29(b):ケースB)。FIG. 29 is an explanatory diagram relating to a mold manufactured in the example (FIG. 29 (a): Case A, FIG. 29 (b): Case B).

以下では、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。  Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

[超精密複合加工装置]
まず、本発明のベースとなる超精密複合加工装置の基本構成について説明する。尚、図面に示す各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。
[Ultra-precision compound processing equipment]
First, the basic configuration of the ultra-precise combined machining apparatus that is the base of the present invention will be described. It should be noted that the various elements shown in the drawings are merely schematically shown for the purpose of understanding the present invention, and the dimensional ratio, appearance, and the like may be different from the actual ones.

超精密複合加工装置は、被加工材から微細加工物を製造するための装置である。図1に模式的に示すように、超精密複合加工装置100は、
被加工材を粗削りするための電磁波加工手段10;
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段30;および
電磁波加工手段10および精密機械加工手段30の使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定手段50
を有して成る。
The ultra-precise combined machining apparatus is an apparatus for producing a fine workpiece from a workpiece. As schematically shown in FIG. 1, the ultra-precise combined machining apparatus 100 includes:
Electromagnetic wave processing means 10 for roughing a workpiece;
Precision machining means 30 for carrying out precision machining on the rough-cut workpiece; and shape measuring means 50 for measuring the shape of the workpiece when the electromagnetic wave machining means 10 and the precision machining means 30 are used.
It has.

超精密複合加工装置は、粗削りするための電磁波加工手段10と、その粗削りされた後の被加工材を「微細加工に好適な切削工具(特に、粗削りされた被加工材の微細加工にとって好適な切削工具)」でもって精密加工するための精密機械加工手段30と、それら加工に際して被加工材の形状を測定するための形状測定手段50と、を備えていることを特徴としている(図2を併せて参照のこと)。  The ultra-precise combined machining apparatus uses an electromagnetic wave processing means 10 for roughing and a workpiece after rough cutting as “a cutting tool suitable for fine machining (particularly suitable for fine machining of a rough-cut workpiece. A cutting tool) ”, and a shape measuring means 50 for measuring the shape of the workpiece during the machining (see FIG. 2). See also).

本明細書において「超精密複合加工」という用語は、「電磁波」と「精密機械」との加工によって微細構造物(例えば図3に示すような微細部寸法LaまたはLbが数十nm〜数mmの範囲、即ち、約10nm〜約15mmないしは約10nm〜約3mm程度、例えば10nm〜500μmないしは50nm〜1μm程度の数十nm〜数十μmの範囲、あるいは場合によっては1nm〜1μmの微細構造物)を得る態様に鑑みて使用している。従って、ここでいう「超精密」とは、微細部寸法LaまたはLbが上記のような数十nm〜数mmの範囲にあるような細部にいたるまで正確に加工する態様を実質的に意味しており、また、「複合」とは「電磁波加工」と「精密機械加工」との2種類の加工を組み合わせた態様を実質的に指している。  In this specification, the term “ultra-precision composite processing” means that a fine structure (for example, a fine portion dimension La or Lb as shown in FIG. 3 is several tens of nanometers to several millimeters by processing with “electromagnetic wave” and “precision machine”. A range of about 10 nm to about 15 mm or about 10 nm to about 3 mm, for example, a range of several tens of nanometers to several tens of micrometers such as 10 nm to 500 μm or about 50 nm to 1 μm, or 1 nm to 1 μm in some cases) It is used in view of the aspect of obtaining. Accordingly, the term “ultra-precision” as used herein substantially means a mode in which the fine part dimension La or Lb is precisely processed to the details as in the range of several tens of nanometers to several millimeters as described above. In addition, “composite” substantially refers to a mode in which two types of processing of “electromagnetic wave processing” and “precision machining” are combined.

このように超精密複合加工装置100は、微細部寸法が数十nm〜数mmの範囲、即ち、約10nm〜約15mmないしは約10nm〜約3mm程度(例えば10nm〜500μmないしは50nm〜1μm程度の数十nm〜数十μmの範囲、あるいは場合によっては1nm〜1μm)の微細構造物の製造に対して特に適している。微細構造物が複雑な多面形状や曲面形状を有するものであってもかまわない。微細構造物(即ち、本発明の装置で製造できるもの)を例示すれば、被加工材が超硬材料、焼入れ鋼、非鉄(Bs、Cuおよび/またはAlなど)、プリハードン鋼などの金属材料から成る場合、光学レンズ用金型(例えばマイクロレンズアレイ金型)、ガラスレンズ用金型、精密射出成形用金型、精密金属加工用金型などを挙げることができる。また、そのような金型から形成される製品を直接製造することもでき、光学レンズ(例えばマイクロアレイレンズ)、撥水板、ミラー、精密部品などを製造できる(かかる場合、被加工材がプラスチック、アルミ・鋼材などの金属材料、シリコン、ガラス、鉱物、多結晶ダイヤなどの材料から成り得る)。このように超精密複合加工装置は、被加工材の材質の点で特に制限なく、無機質(ガラス、金属など)あるいは有機質(ポリマーなど)の素材に対して超精密複合加工を施すことができる。  In this way, the ultra-precise combined machining apparatus 100 has a fine part size in the range of several tens of nanometers to several millimeters, that is, about 10 nm to about 15 mm or about 10 nm to about 3 mm (for example, about 10 nm to 500 μm or about 50 nm to 1 μm). It is particularly suitable for the production of fine structures in the range of 10 nm to several tens of μm, or in some cases 1 nm to 1 μm. The fine structure may have a complicated polyhedral shape or curved shape. Examples of microstructures (that is, those that can be manufactured with the apparatus of the present invention) include workpieces made of metal materials such as cemented carbide, hardened steel, non-ferrous (such as Bs, Cu and / or Al), and pre-hardened steel. In this case, an optical lens mold (for example, a microlens array mold), a glass lens mold, a precision injection mold, a precision metal working mold, and the like can be given. In addition, a product formed from such a mold can be directly manufactured, and an optical lens (for example, a microarray lens), a water repellent plate, a mirror, a precision part, etc. can be manufactured (in such a case, the work material is plastic, It can be made of metal materials such as aluminum and steel, materials such as silicon, glass, minerals and polycrystalline diamond). As described above, the ultra-precise composite processing apparatus can perform ultra-precise composite processing on an inorganic (glass, metal, etc.) or organic (polymer, etc.) material without any limitation in terms of the material of the workpiece.

超精密複合加工装置100の電磁波加工手段10は、被加工材を粗削りするためのものである。ここでいう「粗削り」とは、被加工材の除去すべき部分を大まかに除去することを意味している。特に本発明では、被加工材の除去すべき部分の70体積%〜95体積%、好ましくは80体積%〜95体積%、更に好ましくは90体積%〜95体積%を除去することを実質的に意味している。  The electromagnetic wave processing means 10 of the ultra-precise combined machining apparatus 100 is for roughing a workpiece. Here, “rough cutting” means that a portion to be removed of the workpiece is roughly removed. In particular, the present invention substantially removes 70 volume% to 95 volume%, preferably 80 volume% to 95 volume%, more preferably 90 volume% to 95 volume% of the portion to be removed of the workpiece. I mean.

「電磁波加工手段」は、10kHz〜500kHzの周波数の波または光を利用して被加工材を加熱除去する手段である。かかる「電磁波加工手段」としては、レーザ加工手段が好ましく、それゆえ、超精密複合加工装置100はレーザを被加工材へと照射することができるレーザ発振器を備えていることが好ましい。電磁波加工手段10がレーザ加工手段の場合、用いられるレーザの種類としては、固体レーザ、ファイバーレーザ、気体レーザなどが好ましい。  The “electromagnetic wave processing means” is means for heating and removing a workpiece using waves or light having a frequency of 10 kHz to 500 kHz. Such “electromagnetic wave processing means” is preferably laser processing means. Therefore, it is preferable that the ultra-precise composite processing apparatus 100 includes a laser oscillator capable of irradiating a workpiece with a laser. When the electromagnetic wave processing means 10 is a laser processing means, the type of laser used is preferably a solid laser, a fiber laser, a gas laser, or the like.

超精密複合加工装置100の精密機械加工手段30は、電磁波加工手段10で粗削りされた被加工材を精密加工するためのものである。ここでいう「精密加工」とは、粗削りされた被加工材に対してnmオーダー(例えば10nm〜5000nmあるいは50nm〜1000nm程度)の切削を施して所望の微細構造物を得る加工のことを実質的に意味している。特に好ましくは、かかる「精密加工」によって、表面粗さRaが数nm〜数百nm(例えば2nm〜200nm程度)となった微細構造物が得られることになる。尚、ここでいう「表面粗さRa」は、算術平均粗さのことをであって、図4に示すような粗さ曲線(本発明でいうと「微細構造物の表面の断面形状プロファイル」)から、その平均線の方向に基準長さLだけ抜き取り、この抜き取り部分における平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計して得られる値を平均化したものを実質的に意味している。また、別の表面粗さの観点でいうと、Rzが100nm以下(即ち、Rz=0〜100nm)となった微細構造物が得られる態様をも包含している。  The precision machining means 30 of the ultra-precise composite machining apparatus 100 is for precision machining of the workpiece rough-cut by the electromagnetic wave machining means 10. “Precision processing” as used herein substantially refers to processing for obtaining a desired fine structure by cutting a rough-cut workpiece on the order of nm (for example, about 10 nm to 5000 nm or about 50 nm to 1000 nm). It means to. Particularly preferably, a fine structure having a surface roughness Ra of several nanometers to several hundred nanometers (for example, about 2 nm to 200 nm) is obtained by such “precision machining”. Incidentally, the “surface roughness Ra” here is an arithmetic mean roughness, and is a roughness curve as shown in FIG. 4 (in the present invention, “cross-sectional profile of the surface of a fine structure”). ) From the reference line L in the direction of the average line, and the average value obtained by summing the absolute values of deviations from the average line to the measurement curve in this extracted part is substantially meant. Yes. Further, from the viewpoint of another surface roughness, an embodiment in which a fine structure having Rz of 100 nm or less (that is, Rz = 0 to 100 nm) is obtained is also included.

精密機械加工手段30では、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっていることが好ましい(図5参照)。つまり、プレーナ加工、シェーパ加工、フライカット加工、ダイヤモンドターニング加工およびマイクロミーリング加工から成る群から選択される少なくとも1つの加工、好ましくは少なくとも2つの加工が実施できるように、それら加工のための工具が取外し可能に精密機械加工手段30に設けられる。  In the precision machining means 30, it is preferable that a cutting tool selected from the group consisting of a planar processing tool, a shaper processing tool, a fly-cut processing tool, a diamond turning processing tool, and a micro milling processing tool is replaceable ( (See FIG. 5). That is, the tools for these processes are performed so that at least one process selected from the group consisting of a planar process, a shaper process, a fly-cut process, a diamond turning process, and a micro milling process can be performed, preferably at least two processes. It is provided in the precision machining means 30 so as to be removable.

特に好ましくは、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっている。  Particularly preferably, a cutting tool selected from the group consisting of a shaper processing tool, a fly cutting processing tool, a diamond turning processing tool, and a micro milling processing tool is replaceable.

精密機械加工手段30は、図5に示すように、水平方向にスライド移動可能なスライド台31、垂直軸可動モータ32および加工ヘッド33などから構成されているところ、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具などが取換え自在に加工ヘッド33に設けられる。かかる取り換え機構としては、各種加工具が螺子付けや嵌合によって加工ヘッド、送り機構、テーブルもしくは主軸などに取り付けられるものであってよく、あるいは、加工ヘッドなどに予め取り付けられた各種加工具が加工可能な状態へと選択的に移動・可動できるものであってもよい。  As shown in FIG. 5, the precision machining means 30 is composed of a slide base 31, a vertical axis movable motor 32, a processing head 33, and the like that are slidable in the horizontal direction, a planar processing tool, a shaper processing tool, A fly-cut processing tool, a diamond turning processing tool, a micro milling processing tool, and the like are provided on the processing head 33 in a freely replaceable manner. As such a replacement mechanism, various processing tools may be attached to a processing head, a feed mechanism, a table, a main shaft, or the like by screwing or fitting, or various processing tools previously attached to the processing head or the like are processed. You may selectively move and move to a possible state.

精密機械加工手段30の各種加工具について詳述しておく。
プレーナ加工具:いわゆる“プレーナ−加工”(平削り)を実施するための切削工具である。つまり、プレーナ加工具は、被加工材を削って平面を作り出すための切削工具である。典型的には、プレーナ加工具としてバイドを用い、被加工材が取り付けられたテーブルを水平方向に運動させつつ、バイトをテーブルの運動方向と直角方向に間欠的に送ることによって平面削りを実施できる。
シェーパ加工具:いわゆる“シェーパ加工”(型削り・形削り)を実施するための切削工具である。つまり、シェーパ加工具34は、被加工材を削って主に非平面部(例えば溝など)を作り出すための切削工具である(図6参照)。典型的には、シェーパ加工具としてバイドを用い、被加工材が取り付けられたテーブルをバイトの運動と直角方向に間欠的に送りつつ、往復運動するバイトを被加工材に接触させることによって型削り・形削りを実施できる。
フライカット加工具:いわゆる“フライ加工”を実施するための切削工具である。典型的には、フライカット加工具35として回転工具を用い、それを回転運動させつつ被加工材(特に位置固定された被加工材)に対して送ることによって被加工材の切削を行う(図7参照)。ちなみに、“フライカット加工”という用語は、“フライ加工”と実質的に同義であるものの、本発明における精密機械加工を前提とすると、切れ刃を1つだけ使用して行う加工態様をも包含している。
ダイヤモンドターニング加工具:いわゆる“SPDT(Single Point Diamond Turning)”または“超精密旋削加工”を実施するための切削工具である。典型的には、被加工材81を回転運動させ、かかる被加工材81とダイヤモンド工具36とを接触させることによって、被加工材を回転中心形状に加工する(図8参照)。
マイクロミーリング加工具:“micro−milling”などのミーリング加工を実施するための切削工具である。典型的には、マイクロミーリング加工具37として小径の回転工具(例えばダイヤモンド回転工具)を用い、それを回転運動させつつ被加工材と接触させることによって刃先形状の転写や各種形状を形成する(図9参照)。
Various processing tools of the precision machining means 30 will be described in detail.
Planar processing tool : a cutting tool for carrying out so-called “planar processing” (planing). In other words, the planar processing tool is a cutting tool for cutting a workpiece to create a flat surface. Typically, by using a bead as a planar processing tool, it is possible to carry out planing by moving the table on which the workpiece is mounted in the horizontal direction and intermittently feeding the cutting tool in a direction perpendicular to the moving direction of the table. .
Shaper processing tool : a cutting tool for performing so-called “shape processing” (shaping / shaping). That is, the shaper processing tool 34 is a cutting tool for mainly cutting non-planar portions (for example, grooves) by cutting a workpiece (see FIG. 6). Typically, a tool is used as a shaper processing tool, and the table with the workpiece is intermittently fed in a direction perpendicular to the movement of the cutting tool, while the reciprocating tool is brought into contact with the workpiece.・ Shaping can be performed.
Fly cutting tool : a cutting tool for performing so-called “flying”. Typically, a rotary tool is used as the fly-cut processing tool 35, and the workpiece is cut by sending it to the workpiece (particularly the workpiece whose position is fixed) while rotating it (see FIG. 7). Incidentally, although the term “fly cutting” is substantially synonymous with “flying”, it also includes a machining mode that uses only one cutting edge on the premise of precision machining in the present invention. doing.
Diamond turning tool : A cutting tool for carrying out so-called “SPDT (Single Point Diamond Turning)” or “ultra-precision turning”. Typically, the workpiece 81 is rotationally moved, and the workpiece 81 is brought into contact with the diamond tool 36 to process the workpiece into a rotational center shape (see FIG. 8).
Micro milling tool : A cutting tool for carrying out milling such as “micro-milling”. Typically, a small-diameter rotary tool (for example, a diamond rotary tool) is used as the micro milling tool 37, and the blade tip shape is transferred or various shapes are formed by contacting the workpiece while rotating it (see FIG. 5). 9).

また、超精密複合加工装置100では、精密機械加工手段30が振動切削手段として更に機能するものであってよい。つまり、上述の切削加工具を振動に付すことができるようになっており、例えば、切削加工具が駆動圧電素子などに連結されている。振動切削では、“切削抵抗が減少する”/“構成刃先が付着しない”/“熱による歪みを抑えることができる”といった効果が奏される。振動切削としては、特に“超音波楕円振動切削”が好ましく、切削工具の刃先を楕円振動させることによって(図10参照)、切削抵抗の大幅の低減、バリやびびり振動の抑制や切り屑厚さの低減を効果的に図ることができる。  In the ultra-precise combined machining apparatus 100, the precision machining means 30 may further function as a vibration cutting means. That is, the above-described cutting tool can be subjected to vibration. For example, the cutting tool is coupled to a drive piezoelectric element or the like. In the vibration cutting, effects such as “the cutting resistance is reduced” / “the component cutting edge does not adhere” / “the strain due to heat can be suppressed” are exhibited. As the vibration cutting, “ultrasonic elliptical vibration cutting” is particularly preferable, and the cutting edge of the cutting tool is subjected to elliptical vibration (see FIG. 10), thereby greatly reducing cutting resistance, suppressing burrs and chatter vibration, and chip thickness. Can be effectively reduced.

超精密複合加工装置100は形状測定手段50を有して成る。かかる形状測定手段50は、電磁波加工手段10および精密機械加工手段30の使用に際して被加工材の形状を機上測定するための手段である。ここでいう「形状測定」とは、加工前、加工中および加工後の少なくも1つの時点において被加工材の形状および/または位置を測定することを実質的に意味している。  The ultra-precise combined machining apparatus 100 includes a shape measuring unit 50. The shape measuring unit 50 is a unit for measuring the shape of the workpiece on the machine when the electromagnetic wave processing unit 10 and the precision machining unit 30 are used. “Shape measurement” as used herein substantially means that the shape and / or position of a workpiece is measured at least one time before, during, and after machining.

形状測定手段としては、例えば“撮取手段”および“レーザ光を利用した検出器”などを挙げることができる。“撮取手段”を例示すれば、CCDカメラ、赤外線カメラ、近赤外カメラ、中赤外カメラおよびX線カメラなどであり、“レーザ光を利用した検出器”を例示すれば、レーザマイクロスコープ(レーザ顕微鏡)、レーザ干渉計などであり、その他に白色干渉法を用いた計測方法などが挙げられる。また、“接触による計測手段”も好ましく用いられ、形状測定手段がプローブを用いた計測器(三次元測定器)などであってもよい(例えば、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡などの走査型プローブ顕微鏡であってよい)。  Examples of the shape measuring means include “imaging means” and “detector using laser light”. Examples of “imaging means” include CCD cameras, infrared cameras, near-infrared cameras, mid-infrared cameras, and X-ray cameras. Examples of “detectors using laser light” include laser microscopes. (Laser microscope), a laser interferometer, etc. In addition, a measurement method using a white interferometry method can be used. “Measuring means by contact” is also preferably used, and the shape measuring means may be a measuring instrument using a probe (three-dimensional measuring instrument) or the like (for example, scanning such as a scanning tunnel microscope or an atomic force microscope). Type probe microscope).

図11(a)および図1に示すように、形状測定手段50は、好ましくは“撮取手段52”と“レーザ光を利用した検出器54”との組合せを有している。かかる場合、撮取手段52によって被加工材の位置を確認し、次いで、“レーザ光を利用した検出器54”によって被加工材の形状(特に加工が施される部分の形状)を確認することが好ましい。  As shown in FIGS. 11A and 1, the shape measuring means 50 preferably has a combination of an “imaging means 52” and a “detector 54 using laser light”. In such a case, the position of the workpiece is confirmed by the imaging means 52, and then the shape of the workpiece (particularly the shape of the portion to be processed) is confirmed by the "detector 54 using laser light". Is preferred.

形状測定手段50で測定された被加工材の形状および/または位置などの情報は、電磁波加工手段10および精密機械加工手段30へとフィードバックされ、所望の電磁波加工および/または精密機械加工の実施に利用される。それゆえ、超精密複合加工装置は、形状測定手段で測定された被加工材の形状の情報に基づき、電磁波加工手段または精密機械加工手段を制御する手段(例えば、後述の“演算手段”)を有して成る。これにつき例示すると、電磁波加工および/または精密機械加工の実施に際して、被加工材の形状および/または位置などが形状測定手段50によってリアルタイムに測定され、測定されたデータが加工手段において利用される。例えば「形状測定手段によって測定されたデータ」と「微細加工物のモデルから得られる電磁波加工手段および/または精密機械加工手段の加工パスのデータ」とに基づいて補正加工用データを構築して、その補正加工用データに基づいて電磁波加工および/または精密機械加工を実施する(図11(b)参照)。超精密複合加工装置100は、そのような補正加工用データを構築する演算手段を有していることが好ましい。  Information such as the shape and / or position of the workpiece measured by the shape measuring means 50 is fed back to the electromagnetic wave machining means 10 and the precision machining means 30 for performing desired electromagnetic wave machining and / or precision machining. Used. Therefore, the ultra-precise combined machining apparatus includes means for controlling the electromagnetic wave machining means or the precision machining means based on the information on the shape of the workpiece measured by the shape measurement means (for example, “calculation means” described later). Have. For example, when performing electromagnetic wave machining and / or precision machining, the shape and / or position of the workpiece is measured in real time by the shape measuring means 50, and the measured data is used in the machining means. For example, based on “data measured by the shape measuring means” and “data of the machining path of the electromagnetic wave processing means and / or precision machining means obtained from the model of the fine workpiece”, the correction processing data is constructed, Based on the correction processing data, electromagnetic wave processing and / or precision machining is performed (see FIG. 11B). It is preferable that the ultra-precise combined machining apparatus 100 has a calculation means for constructing such correction machining data.

演算手段などの制御手段は、例えば図12に示すように、コンピュータ90により構成されたものであってよく、例えば少なくともCPUおよび一次記憶装置部や二次記憶装置部などを備えたコンピュータにより構成されることが好ましい。かかるコンピュータの記憶装置部における「微細加工物のモデルから得られる電磁波加工手段および/または精密機械加工手段の加工パスのデータ」を、「形状測定手段によって測定されたデータ」と比較してその差分を算出することによって、補正加工用データを得ることができる(例えば、加工途中もしくは加工終了後に被加工材の形状を測定することで材料/変形量(誤差)の関係をデータベースとして蓄積してゆき、それによって、補正加工用データベースを自動構築してよい)。尚、演算手段においては、微細加工物のモデルおよび被加工材の形状などから、数値演算にて電磁波加工手段および/または精密機械加工手段の加工パス(特に複合加工用のパス)を自動生成できるものであってもよい。  For example, as shown in FIG. 12, the control means such as the arithmetic means may be configured by a computer 90, and for example, is configured by a computer including at least a CPU and a primary storage unit or a secondary storage unit. It is preferable. The difference between “the data of the machining path of the electromagnetic wave processing means and / or the precision machining means obtained from the model of the fine workpiece” compared with “the data measured by the shape measuring means” in the storage unit of the computer. By calculating, it is possible to obtain correction processing data (for example, by measuring the shape of the workpiece during or after processing, the material / deformation (error) relationship is accumulated as a database. Thereby, the correction processing database may be automatically constructed). In the calculation means, the machining path (especially the path for complex machining) of the electromagnetic wave machining means and / or precision machining means can be automatically generated by numerical calculation from the model of the fine workpiece and the shape of the workpiece. It may be a thing.

尚、形状測定手段50によって、被加工材の形状および/または位置のみならず、工具刃先30aの形状および/または位置などを測定してもよい(例えば図13(a)参照)。かかる場合であっても、測定されたデータ・情報は電磁波加工手段10および精密機械加工手段30へとフィードバックされ、所望の電磁波加工および/または精密機械加工の実施に利用される。また、機上測定のため、図13(b)に示すように、形状測定手段50を垂直方向に可動自在に設けてもよい。  Note that the shape measuring means 50 may measure not only the shape and / or position of the workpiece but also the shape and / or position of the tool cutting edge 30a (see, for example, FIG. 13A). Even in such a case, the measured data / information is fed back to the electromagnetic wave machining means 10 and the precision machining means 30 and used for performing desired electromagnetic wave machining and / or precision machining. For on-machine measurement, as shown in FIG. 13B, the shape measuring means 50 may be provided so as to be movable in the vertical direction.

超精密複合加工装置100は、種々の態様で実現可能である。特に好ましい態様を例示する。  The ultra-precision combined machining apparatus 100 can be realized in various modes. Particularly preferred embodiments are illustrated.

(同軸制御の態様)
かかる態様では、超精密複合加工装置が、被加工材を載置させるテーブルの少なくとも1軸の動作と、精密機械加工手段および/または電磁波加工手段の少なくとも1軸の動作とを同期制御するための制御部を更に有して成る。つまり、図14に示されるように、被加工材を載置させるテーブル85の少なくとも1つの方向の運動を制御すると共に、精密機械加工手段30および/または電磁波加工手段10の少なくとも1つの方向の運動を制御することができる制御部を更に有して成る。かかる制御部は、上記の演算手段に含まれていてよく、例えばコンピュータ90(図12参照)により構成されるものであってよい。このような制御部を超精密複合加工装置が有して成ることによって加工時間の更なる短縮を図ることができる。
(Coaxial control mode)
In such an aspect, the ultra-precise combined machining apparatus is configured to synchronously control the operation of at least one axis of the table on which the workpiece is placed and the operation of at least one axis of the precision machining means and / or the electromagnetic wave machining means. It further has a control part. That is, as shown in FIG. 14, the movement of at least one direction of the table 85 on which the workpiece is placed is controlled, and the movement of the precision machining means 30 and / or the electromagnetic wave machining means 10 in at least one direction. It further has a control part which can control. Such a control unit may be included in the calculation means described above, and may be configured by, for example, a computer 90 (see FIG. 12). By having such a control unit in the ultra-precision combined machining apparatus, the machining time can be further shortened.

(レーザ加工に関する可動自在な態様)
かかる態様では、図15に示すように、被加工材80を載置させるテーブル85および/またはレーザ加工手段15が可動自在となっており、被加工材80に対するレーザ加工手段15のレーザ入射光15aの角度が調整可能となっている。これにより、任意の形状の微細加工物をより好適に製造することができる。被加工材80を載置させるテーブル85の可動には、被加工材80が例えば回転方向、水平方向および/または垂直方向などに動くことができるように(図16参照)、各種可動機構(例えば、カム機構などを利用した可動機構)が備わっている。尚、テーブルが傾くように可動するものであってもよい。同様に、レーザ加工手段15の可動には、そのレーザヘッドなどが例えば回転方向、水平方向および/または垂直方向などに動くことができるように各種可動機構が備わっていることが好ましい。ちなみに、レーザ照射の拡がり角α’や集束角αに合わせて、レーザ照射および/または被加工材の向きを調整すると、被加工材80の垂直面80a(または垂直面に近い面もしくはテーパ角の小さい面)の加工を行うことができるようになる(図17参照)。
(Movable aspect regarding laser processing)
In this aspect, as shown in FIG. 15, the table 85 and / or the laser processing means 15 on which the workpiece 80 is placed are movable, and the laser incident light 15a of the laser processing means 15 with respect to the workpiece 80 is obtained. The angle can be adjusted. Thereby, the microfabrication thing of arbitrary shapes can be manufactured more suitably. In order to move the table 85 on which the workpiece 80 is placed, various movable mechanisms (for example, so that the workpiece 80 can move in, for example, the rotation direction, the horizontal direction, and / or the vertical direction) (see FIG. 16). , A movable mechanism using a cam mechanism or the like. The table may be movable so as to tilt. Similarly, in order to move the laser processing means 15, it is preferable that various moving mechanisms are provided so that the laser head or the like can move, for example, in the rotational direction, the horizontal direction and / or the vertical direction. Incidentally, when the laser irradiation and / or the orientation of the workpiece is adjusted in accordance with the laser irradiation spread angle α ′ and the focusing angle α, the vertical surface 80a of the workpiece 80 (or a surface close to the vertical surface or a taper angle). (Small surface) can be processed (see FIG. 17).

(複数種のレーザ加工手段の態様)
かかる態様では、レーザ加工手段として、レーザ波長がそれぞれ異なる複数のレーザ発振器を有して成る。つまり、超精密複合加工装置が、複数台のレーザ装置を搭載して成り、被加工材の材質に応じて最適なレーザ波長を選択できるようになっている。これによって、被加工材の材質の材料の自由度が増す。例えば、微細加工物としてマイクロレンズアレイ金型が製造される場合、波長が500nm〜1100nmのレーザを発生するレーザ装置と、波長が200nm〜400nmのレーザを発生するレーザ装置とが設けられていることが好ましい。また、微細加工物としてマイクロレンズアレイをガラスまたはプラスチックなどの材質の被加工材から直接的に製造する場合、波長が300nm〜1100nm且つパルス幅が数十ps〜数百fsのレーザ装置が搭載されていてもよい。
(Aspects of multiple types of laser processing means)
In this embodiment, the laser processing means includes a plurality of laser oscillators having different laser wavelengths. That is, the ultra-precise combined machining apparatus is provided with a plurality of laser apparatuses, and an optimum laser wavelength can be selected according to the material of the workpiece. This increases the degree of freedom of the material of the workpiece. For example, when a microlens array mold is manufactured as a fine workpiece, a laser device that generates a laser having a wavelength of 500 nm to 1100 nm and a laser device that generates a laser having a wavelength of 200 nm to 400 nm are provided. Is preferred. When a microlens array is directly manufactured from a workpiece such as glass or plastic as a fine workpiece, a laser device having a wavelength of 300 nm to 1100 nm and a pulse width of several tens of ps to several hundreds of fs is mounted. It may be.

(並行実施の態様)
“電磁波加工手段による粗削り”と“精密機械加工による精密加工”とを実質的に並行して実施してもよい。つまり、電磁波加工による粗削り工程と精密機械加工とを実質的に同時に行ってよい。より具体的には、図18に示すように、被加工材80の一部Aに対して電磁波加工による粗削りを行うと共に、既に粗削りされた被加工材80の他の一部Bに対しては精密機械加工を施してよい(図示するように、例えば、被加工材を載置テーブル85を回転させることを通じて同時加工を行ってよい)。
(Mode of parallel implementation)
“Rough cutting by electromagnetic wave machining means” and “precision machining by precision machining” may be performed substantially in parallel. That is, the roughing process by electromagnetic wave machining and the precision machining may be performed substantially simultaneously. More specifically, as shown in FIG. 18, rough cutting by electromagnetic wave machining is performed on a part A of the workpiece 80 and other part B of the workpiece 80 that has already been rough-cut. Precision machining may be performed (as shown, for example, the workpiece may be processed simultaneously by rotating the mounting table 85).

[本発明の加工手段の判断方法]
本発明は、上記のような超精密複合加工装置100に適した加工手段の判断方法に関する。具体的には、実際の加工形状・加工箇所に応じて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行う。本発明の対象となる範囲を図19に示す。図19から分かるように、本発明の加工方式の判断は、微細加工物を製造するに先立って行うものである。
[Judging method of processing means of the present invention]
The present invention relates to a method for determining processing means suitable for the ultra-precise composite processing apparatus 100 as described above. Specifically, it is determined whether to use the electromagnetic wave processing means or the precision machining means according to the actual processing shape and processing location. A range which is an object of the present invention is shown in FIG. As can be seen from FIG. 19, the determination of the processing method of the present invention is performed prior to the manufacture of the fine workpiece.

具体的に詳述していく。本発明の方法では、微細加工物の立体形状モデルの情報、微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報、ならびに、「電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータ」および「精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ」等に基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行う。  Details will be described in detail. In the method of the present invention, information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece, information on a removal volume removed from a workpiece during the production of the fine workpiece, and “data on removal processing time of the electromagnetic wave processing means” and “precision Based on the data on the removal processing time of the machining means, etc., it is determined whether to use the electromagnetic wave machining means or the precision machining means.

「微細加工物の立体形状モデルの情報」は、超精密複合加工装置を用いた加工によって得ようとする製品形状についての情報であり、目標とする形状の情報である。つまり、図20に示されるような被加工材から除去加工して得られる最終形状の情報である。  “Information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece” is information on a product shape to be obtained by processing using an ultra-precise combined machining apparatus, and information on a target shape. That is, it is information on the final shape obtained by removing from the workpiece as shown in FIG.

「微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報」は、超精密複合加工装置の加工によって除去される被加工材体積の情報である。つまり、図20に示すように“被加工材”から“製品形状(最終形状)”を得る際に部分的に除去されることになる被加工材体積の情報である。  “Information on the removal volume removed from the workpiece during the production of the fine workpiece” is information on the volume of the workpiece removed by the processing of the ultra-precise combined machining apparatus. That is, as shown in FIG. 20, it is information on the volume of the workpiece to be partially removed when the “product shape (final shape)” is obtained from the “workpiece”.

「電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータ」は、電磁波加工手段の除去加工時間に関する相関関係データである。例えば、電磁波加工手段を用いた際の“除去加工の体積”と“除去加工時間”との相関関係データAであってよい(図21(a)参照)。同様にして、「精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ」とは、精密機械加工手段の除去加工時間に関する相関関係データである。例えば、精密機械加工手段を用いた際の“除去加工の体積”と“除去加工時間”との相関関係データBであってよい(図21(b)参照)。  “Data relating to the removal processing time of the electromagnetic wave processing means” is correlation data relating to the removal processing time of the electromagnetic wave processing means. For example, it may be correlation data A between “volume of removal processing” and “removal processing time” when using the electromagnetic wave processing means (see FIG. 21A). Similarly, “data relating to removal machining time of precision machining means” is correlation data relating to removal machining time of precision machining means. For example, it may be correlation data B between “volume of removal processing” and “removal processing time” when using precision machining means (see FIG. 21B).

本発明では、上記のような情報およびデータを用いて電磁波加工手段を用いるべきか或いは精密機械加工手段を用いるべきかの判断を行うことを特徴としている。かかる判断は、3次元CADデータを用いることを通じて行うことが好ましい。換言すれば、被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて微細加工物製造の前処理としてオフセット処理を行うことが好ましい。  The present invention is characterized by determining whether to use the electromagnetic wave processing means or the precision machining means using the information and data as described above. Such a determination is preferably made through the use of three-dimensional CAD data. In other words, it is preferable to perform an offset process as a pre-process for manufacturing a fine workpiece using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece.

例えば、図22に示されるように、被加工材の最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面を作成し、そのオフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側(被加工材の最表面内)に位置するか否かに応じて電磁波加工手段を用いるべきか否かを判断することが好ましい。つまり、最終製品の形状面に対して指定量Δdのオフセットをかけたオフセット面を出し、そのオフセット面が「被加工材の最表面」よりも飛び出しているか否かで、電磁波加工できる部分を抽出する。ここでいう「オフセット」とは、コンピュータ処理(特に3次元CAD)において表面を一定量の距離ずらす処理のことであり、例えば被加工材の最終形状の面をその面の法線方向に動かすような処理態様を意味している。実際の処理操作の観点でいうと、オフセット面は、例えば、SIMENS社製のCADソフトNXを用いて、モデル上のサーフェスを選択し、CADソフトに搭載されているオフセットサーフェスコマンドを実行することにより得ることができる。また、本明細書で用いる「被加工材の最表面レベルよりも内側に位置する」とは、除去加工する前の被加工材の面レベルに対して被加工材の領域側に位置する態様を意味しており、端的にいえば、被加工材の周囲の外側の領域ではなく、被加工材の内部に相当する領域に存在する態様を意味している(図22(b)参照)。  For example, as shown in FIG. 22, an offset surface that is offset by a specified amount from each surface of the final shape of the workpiece is created, and the offset surface is located on the inner side of the outermost surface level of the workpiece (the workpiece It is preferable to determine whether or not the electromagnetic wave processing means should be used depending on whether or not it is located in the outermost surface). In other words, an offset surface with a specified amount Δd offset is given to the shape surface of the final product, and the portion that can be processed by electromagnetic waves is extracted depending on whether or not the offset surface protrudes from the “outermost surface of the workpiece” To do. The term “offset” as used herein refers to a process of shifting the surface by a certain amount in computer processing (particularly three-dimensional CAD). For example, the surface of the final shape of the workpiece is moved in the normal direction of the surface. This means a different processing mode. From the viewpoint of actual processing operations, the offset surface is obtained by selecting a surface on the model using, for example, the CAD software NX manufactured by SIMENS, and executing the offset surface command installed in the CAD software. Can be obtained. In addition, the term “located inside the outermost surface level of the workpiece” used in the present specification means an aspect positioned on the region side of the workpiece relative to the surface level of the workpiece before the removal processing. In short, it means an aspect that exists in a region corresponding to the inside of the workpiece, not the outer region around the workpiece (see FIG. 22B).

得られるオフセット面の形態としては、図23(a)〜(c)に示されるような3種類が考えられる。図23(a)では、オフセット面の一部が被加工材の最表面レベルよりも内側に位置しているが、他の部分は被加工材の最表面レベルよりも外側に位置している。かかる場合、被加工材の最表面レベルよりも内側に位置する領域を“電磁波加工可能な領域”と判断する一方、被加工材の最表面レベルよりも外側に位置する領域は“電磁波加工不可能な領域”と判断する。より具体的には、「被加工材の最表面よりも内側に位置するオフセット面」と「被加工材の最表面レベル」とで囲まれた領域を“電磁波加工可能な領域”と暫定的に判断する一方、「被加工材の最表面よりも外側に位置するオフセット面」と「被加工材の最表面レベル」とで囲まれた領域を“電磁波加工不可能な領域”と判断する。次に図23(b)であるが、これはオフセット面の全てが被加工材の最表面レベルよりも内側に位置している。かかる場合、全ての領域が“電磁波加工可能な領域”と暫定的に判断する。そして、図23(c)では、オフセット面の全てが被加工材の最表面レベルよりも外側に位置している。かかる場合、全ての領域が“電磁波加工不可能な領域”と判断する。  As the form of the offset surface to be obtained, there are three types as shown in FIGS. In FIG. 23A, a part of the offset surface is located inside the outermost surface level of the workpiece, but the other part is located outside the outermost surface level of the workpiece. In such a case, an area located inside the outermost surface level of the workpiece is judged as an "area capable of electromagnetic wave machining", whereas an area located outside the outermost surface level of the workpiece is judged as "electromagnetic wave impossible" It is determined that the area is More specifically, a region surrounded by “an offset surface positioned on the inner side of the outermost surface of the workpiece” and “the outermost surface level of the workpiece” is provisionally referred to as an “electromagnetic wave processable region”. On the other hand, the area surrounded by the “offset surface located outside the outermost surface of the workpiece” and the “uppermost surface level of the workpiece” is determined as the “area where electromagnetic wave machining is impossible”. Next, as shown in FIG. 23B, all of the offset surfaces are located inside the outermost surface level of the workpiece. In such a case, it is tentatively determined that all areas are “areas where electromagnetic waves can be processed”. In FIG. 23C, all of the offset surfaces are located outside the outermost surface level of the workpiece. In such a case, all the regions are determined as “regions where electromagnetic wave processing is impossible”.

上記のような判断は、オフセット処理を通じて、“除去される部分の被加工材厚さ”、即ち、除去体積量に応じて電磁波加工できる箇所か否かを判断していると考えることができる。また、オフセット量Δd自体は、用いられる電磁波加工条件などに関係し得るので、その点に鑑みれば、電磁波加工条件に鑑みつつ“除去される被加工材厚さ・量”に応じて電磁波加工手段を用いるべきか否かを判断しているともいえる(図24参照)。  It can be considered that the determination as described above determines whether or not the portion can be subjected to electromagnetic wave processing according to “the thickness of the workpiece to be removed”, that is, the removed volume, through the offset process. Further, since the offset amount Δd itself can be related to the electromagnetic wave processing conditions used, in view of that point, the electromagnetic wave processing means according to the “thickness / amount of workpiece to be removed” in view of the electromagnetic wave processing conditions. It can be said that it is determined whether or not to use (see FIG. 24).

上記のようなオフセット処理を通じた判断に加えて、「電磁波加工可能な形状か否かの判断」および/または「電磁波加工必要量以上か否かの判断」を行うことが好ましい(図25参照)。つまり、オフセット処理を通じて暫定的に抽出された「電磁波加工可能な領域」に対して更に判断を加えていく。  In addition to the determination through the offset processing as described above, it is preferable to perform “determination as to whether or not the shape can be processed by electromagnetic waves” and / or “determination as to whether or not the shape is necessary for electromagnetic wave processing” (see FIG. 25). . In other words, further judgment is added to the “region where electromagnetic waves can be processed” tentatively extracted through the offset processing.

「電磁波加工可能な形状か否かの判断」では、電磁波加工手段に関する加工可能形状データベースに基づいた判断を行うことが好ましい。つまり、得られた「暫定的な電磁波加工部」について、その形状を、加工可能形状データベースと比較することによって、電磁波加工手段を実施するか否かを判断することが好ましい。例えば、図26に示すように、いわゆる“スポット径”や“コーナR”などに鑑みた加工可能形状データベースと比較することによって、電磁波加工手段を実施するか否かを判断する。スポット径は、被加工材におけるレーザ光径に相当するものであるが、かかるスポット径よりも大きい被加工材領域を“電磁波加工可能”と判断する一方、スポット径よりも小さい被加工材領域を“電磁波加工不可能”と判断する(図26(a)参照)。コーナRについては、図26(b)に示すように、先細り形状の被加工材領域など、電磁波照射(例えばレーザ光照射)すると過大に除去加工されてしまうことになる形状領域に対しては“電磁波加工不可能”と判断する。  In “determination of whether or not the shape can be processed by electromagnetic waves”, it is preferable to make a determination based on a processable shape database relating to electromagnetic wave processing means. That is, it is preferable to determine whether or not to implement the electromagnetic wave processing means by comparing the shape of the obtained “provisional electromagnetic wave processing portion” with a processable shape database. For example, as shown in FIG. 26, it is determined whether or not to implement the electromagnetic wave processing means by comparing with a processable shape database in consideration of so-called “spot diameter”, “corner R” and the like. Although the spot diameter corresponds to the laser beam diameter in the workpiece, a workpiece area larger than the spot diameter is judged as “electromagnetic wave processable”, while a workpiece area smaller than the spot diameter is determined. It is determined that “electromagnetic wave processing is impossible” (see FIG. 26A). As for the corner R, as shown in FIG. 26 (b), for a shape region that is excessively removed when irradiated with electromagnetic waves (for example, laser light irradiation), such as a tapered workpiece region. It is judged that “electromagnetic wave processing is impossible”.

次に「電磁波加工必要量以上か否かの判断」においては、電磁波加工手段・精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいた判断を行うことが好ましい。つまり、抽出された「暫定的な電磁波加工部」の体積を算出し、その算出した体積について、「電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づき必要とされる加工時間A」を算出すると共に(図21(a)参照)、「精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づき必要とされる加工時間B」を算出したうえで(図21(b)参照)、かかる加工時間Aと加工時間Bとを比較して電磁波加工手段を実施するか否かを判断することが好ましい。特にかかる判断では図21(c)に示すように、電磁波加工手段から精密機械加工手段へと切替える際に要する段取り時間等の付加的時間条件も考慮する。つまり、図21(c)に示すグラフにおいて、「暫定的な電磁波加工部」の体積」がVxよりも大きいと電磁波加工をした方がトータルで時間短縮を図ることができる一方、Vxよりも小さいと、電磁波加工を実施せずに、精密機械加工を直接実施した方が時間短縮を図ることができる。これは、超精密複合加工装置が「粗削りのための電磁波加工手段」と「精密加工のための精密機械加工手段」との2つの手段を採用していることに起因しており、本発明では、かかる手段の切替え作業なども考慮して最適加工実施を行うことができる。  Next, in the “determination of whether or not the electromagnetic wave processing required amount is exceeded”, it is preferable to make a determination based on data relating to the removal processing time of the electromagnetic wave processing means / precision machining means. In other words, the volume of the extracted “provisional electromagnetic wave processing portion” is calculated, and the calculated processing time for the calculated volume is determined based on “correlation data A between the removal volume and the removal processing time relating to the electromagnetic wave processing means”. A ”is calculated (see FIG. 21A), and“ required processing time B based on correlation data B between the removal volume and the removal processing time relating to the precision machining means ”is calculated (FIG. 21 (b)), it is preferable to compare the processing time A and the processing time B to determine whether or not to implement the electromagnetic wave processing means. In particular, in such a determination, as shown in FIG. 21C, additional time conditions such as setup time required for switching from the electromagnetic wave machining means to the precision machining means are also taken into consideration. In other words, in the graph shown in FIG. 21C, if the “volume of the“ provisional electromagnetic wave processing portion ”” is larger than Vx, the electromagnetic wave processing can achieve a total time reduction, but is smaller than Vx. If the precision machining is directly performed without performing the electromagnetic wave machining, the time can be shortened. This is because the ultra-precise combined machining apparatus employs two means of “electromagnetic wave machining means for rough machining” and “precision machining means for precision machining”. Therefore, the optimum machining can be performed in consideration of the switching operation of the means.

本発明の加工手段の判断方法は、上記のような「オフセット処理基づいた判断(暫定な電磁波加工部の抽出)」と「電磁波加工可能な形状か否かの判断」と「電磁波加工必要量以上か否かの判断」とを順次行うことが好ましい。つまり、以下の(a)〜(c)を順次実施して電磁波加工手段を用いるべきか或いは精密機械加工手段を用いるべきかの判断を行うことが好ましい(図25参照)。
(a)オフセット処理を行い、オフセット面が「被加工材の最表面」よりも飛び出しているか否かによって、電磁波加工できる部分が存在するか否かを判断する(暫定的な電磁波加工部の抽出)。
(b)暫定的な電磁加工部の形状を「電磁波加工手段の加工可能形状データベース」と比較することによって、電磁波加工できるか否かを判断する。つまり、“形状”の観点から電磁波加工手段を用いるべきか否かを判断する。
(c)手段の切替えに伴う段取り時間などを踏まえて電磁波加工手段の加工時間Aと精密機械加工手段の加工時間Bとを比較し、電磁波加工すべき除去体積量か否かを判断する。つまり、“段取り時間などを考慮した除去体積に基づく所要加工時間”の観点から電磁波加工手段を用いるべきか否かを判断する。
The processing method determination method of the present invention includes the above-described “determination based on offset processing (extraction of temporary electromagnetic wave processing portion)”, “determination of whether or not the electromagnetic wave can be processed” and “more than electromagnetic wave processing necessary amount” It is preferable to perform “determination of whether or not” sequentially. That is, it is preferable to perform the following (a) to (c) sequentially to determine whether to use the electromagnetic wave processing means or to use the precision machining means (see FIG. 25).
(A) An offset process is performed, and it is determined whether or not there is a part that can be processed by electromagnetic waves, depending on whether or not the offset surface protrudes beyond the “outermost surface of the workpiece” (extraction of temporary electromagnetic wave processing parts) ).
(B) By comparing the shape of the provisional electromagnetic processing portion with the “processable shape database of electromagnetic wave processing means”, it is determined whether or not the electromagnetic wave processing can be performed. That is, it is determined whether or not the electromagnetic wave processing means should be used from the viewpoint of “shape”.
(C) The processing time A of the electromagnetic wave processing means and the processing time B of the precision machining means are compared based on the setup time accompanying the switching of the means, and it is determined whether or not the removal volume is to be electromagnetic wave processed. That is, it is determined whether or not the electromagnetic wave processing means should be used from the viewpoint of “required processing time based on the removal volume considering setup time and the like”.

ちなみに、本発明の加工判断方法の汎用性をより高めるべく、例えば上記(c)などにおいては、被加工材の材質毎に調製された相関関係データを用いることが好ましい。つまり、被加工材の材料毎に加工手段毎の除去加工体積/加工時間の関係をデータベースとして所有しておくことが好ましく、これによって、被加工材の材質が変更になった場合でも好適に対応することが可能となる。  Incidentally, in order to further enhance the versatility of the machining determination method of the present invention, for example, in the above (c), it is preferable to use correlation data prepared for each material of the workpiece. In other words, it is preferable to have a database of the relationship between the removal processing volume and processing time for each processing means for each material of the work material, so that even when the material of the work material is changed, this is suitable It becomes possible to do.

[本発明の超精密複合加工装置]
次に本発明の超精密複合加工装置について説明する。本発明に係る超精密複合加工装置は、
被加工材を粗削りするための電磁波加工手段;
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段;ならびに
電磁波加工手段および精密機械加工手段の使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定手段
を有して成る。かかる「電磁波加工手段」、「精密機械加工手段」および「形状測定手段」については上述しているので重複を避けるために説明を省略する。
[Ultraprecision combined machining apparatus of the present invention]
Next, the ultraprecision combined machining apparatus of the present invention will be described. The ultra-precise combined machining apparatus according to the present invention is
Electromagnetic wave processing means for roughing the workpiece;
Precision machining means for performing precision machining on the rough-cut workpiece; and shape measuring means for measuring the shape of the workpiece when using the electromagnetic wave machining means and the precision machining means. . Since these “electromagnetic wave processing means”, “precision machining means” and “shape measuring means” have been described above, description thereof will be omitted to avoid duplication.

特に、本発明の超精密複合加工装置は、その超精密複合加工装置に用いる加工用データが格納された記憶部を備えたシステムを更に有していることを特徴としている。かかるシステムに含まれる加工用データは、微細加工物の立体形状モデルの情報、微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報、ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行うための加工用データとなっている。  In particular, the ultra-precise combined machining apparatus of the present invention is characterized in that it further includes a system including a storage unit that stores machining data used in the ultra-precise combined machining apparatus. Data for processing included in such a system includes information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece, information on a removal volume removed from a workpiece during the production of the fine workpiece, data on a removal processing time of the electromagnetic wave processing means, and Based on the data related to the removal processing time of the precision machining means, the processing data is used to determine whether to use the electromagnetic machining means or the precision machining means.

本発明の超精密複合加工装置におけるシステム300は、図27に示すように、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などの一次記憶装置部や二次記憶装置部などから構成された記憶部310、CPU(Central Processing Unit)320、入力装置330、表示装置340、出力装置350等を備え、これら各部がバス360を介して互いに接続されたコンピュータ形態を有している。  As shown in FIG. 27, the system 300 in the ultra-precise combined machining apparatus of the present invention is composed of a primary storage unit and a secondary storage unit such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). A storage unit 310, a CPU (Central Processing Unit) 320, an input device 330, a display device 340, an output device 350, and the like are provided, and these units are connected to each other via a bus 360.

入力装置330は、各種指示信号の入力を行うためのキーボード、マウスまたはタッチパネル等のポインティングデバイスを備え、入力された各種指示信号はCPU320へと送信される。ROMは、CPU320によって実行される各種プログラム(超精密複合加工を実施するための各種プログラム)を格納している。RAMは、ROMから読み出された上記各種プログラムを実行可能に展開して格納するとともに、プログラムの実行時に一時的に生成される各種データを一時格納する。CPU320は、ROMに格納された各種プログラムを実行することによって、システム300を統括的に制御する。特にCPU320では、ROMに格納された超精密複合加工を実施するための各種プログラム(例えば、「電磁波加工手段」、「精密機械加工手段」、「形状測定手段」などの駆動に利用されるプログラム)が処理され得る。表示装置340は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)等の表示装置(図示せず)を備え、CPU320から送信される各種表示情報を表示する。  The input device 330 includes a pointing device such as a keyboard, a mouse, or a touch panel for inputting various instruction signals, and the various instruction signals that are input are transmitted to the CPU 320. The ROM stores various programs executed by the CPU 320 (various programs for performing ultra-precise combined machining). The RAM expands and stores the various programs read from the ROM so as to be executable, and temporarily stores various data temporarily generated when the programs are executed. The CPU 320 performs overall control of the system 300 by executing various programs stored in the ROM. In particular, in the CPU 320, various programs (for example, programs used for driving "electromagnetic wave machining means", "precision machining means", "shape measuring means", etc.) for executing ultra-precision combined machining stored in the ROM. Can be processed. The display device 340 includes a display device (not shown) such as an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube), and displays various display information transmitted from the CPU 320.

本発明におけるシステム300では、ROMおよび/またはRAMなどの記憶部310に「微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行う加工用データ」が格納されている。そして、システム300の実行時においてはCPUによって加工用データが利用されることを通じて超精密複合加工装置プログラムが実行され、それによって、超精密複合加工装置100の実施(具体的には、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの制御など)が行われる。  In the system 300 according to the present invention, a storage unit 310 such as a ROM and / or a RAM stores “information on a three-dimensional model of a fine workpiece; information on a removed volume removed from a workpiece when the fine workpiece is manufactured; "Processing data for determining whether to use electromagnetic wave processing means or to use precision machining means based on data on removal processing time of processing means and data on removal processing time of precision machining means" is stored. . When the system 300 is executed, the processing data is used by the CPU to execute the ultra-precise combined machining apparatus program, thereby implementing the ultra-precise combined machining apparatus 100 (specifically, electromagnetic wave processing means). Or whether to use precision machining means is performed.

かかるシステム300における記憶部310には、上述の“本発明の加工方式の判断”を行うことができる加工用データが格納されている。つまり、「微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行うための加工用データ(図19〜図25参照)」が格納されている。  The storage unit 310 in the system 300 stores processing data that can perform the above-described “determination of the processing method of the present invention”. In other words, “information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece; information on a removal volume removed from a workpiece during the production of the fine workpiece; and data on removal time of the electromagnetic wave processing means and removal processing of the precision machining means Processing data (see FIGS. 19 to 25) for determining whether to use the electromagnetic wave processing means or the precision machining means based on the time data is stored.

かかる加工用データは、上述の“本発明の加工方式の判断”に際して使用される加工用データであるので、以下の特徴を有し得る。
●被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて、その最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側(被加工材の最表面内)に位置するか否かで電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行う加工用データ(図22、図24および図25参照)。
●被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するオフセット面が存在する場合にその内側に位置するオフセット面と最表面レベルとで囲まれた領域を暫定的な電磁波加工部とし、かかる暫定的な電磁波加工部における形状を電磁波加工手段の加工可能形状データベースと比較して電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行う加工用データ(図23、図24および図25参照)。
●暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、その算出した体積について、電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、加工時間Aと加工時間Bとを比較することで電磁波加工手段を実施するか否かの判断を行うための加工用データ(図21および図25参照)。
●加工時間Aと加工時間Bとの比較に際して、電磁波加工手段から精密機械加工手段への切替えに要する段取り時間を付加的に考慮する加工用データ(図21および図25参照)。
●(a)上記の暫定的な電磁波加工可能部の抽出、(b)その暫定的な電磁波加工部の形状と加工可能形状データベースとの比較、および(c)加工時間Aと加工時間Bとの比較を順次行う加工用データ(図25参照)。
Since the processing data is processing data used in the above-described “judgment of the processing method of the present invention”, it may have the following characteristics.
● Using the 3D CAD data of the final shape of the workpiece, the offset surface offset by a specified amount from each surface of the final shape is inside the outermost surface level of the workpiece (within the outermost surface of the workpiece) Data for processing for determining whether or not to implement the electromagnetic wave processing means depending on whether or not it is positioned at (see FIG. 22, FIG. 24 and FIG. 25).
● When there is an offset surface located inside the outermost surface level of the workpiece, the area surrounded by the offset surface located on the inner side and the outermost surface level is defined as a provisional electromagnetic wave processing section, and such provisional The processing data for determining whether or not to implement the electromagnetic wave processing means by comparing the shape in the electromagnetic wave processing unit with the processable shape database of the electromagnetic wave processing means (see FIGS. 23, 24 and 25).
-Calculate the temporary volume of the electromagnetic wave processing part, calculate the processing time A based on the correlation data A between the removal volume and the removal processing time for the electromagnetic wave processing means for the calculated volume, and precision machining means The processing time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal processing time is calculated, and the processing time A is compared with the processing time B to determine whether or not to implement the electromagnetic wave processing means. Data for processing (see FIG. 21 and FIG. 25).
Data for machining that additionally considers the setup time required for switching from electromagnetic wave machining means to precision machining means when comparing machining time A and machining time B (see FIGS. 21 and 25).
(A) Extraction of the above-mentioned provisional electromagnetic wave processable part, (b) Comparison of the shape of the temporary electromagnetic wave processing part and the processable shape database, and (c) Processing time A and processing time B Processing data for sequentially comparing (see FIG. 25).

本発明において“加工用データ”が格納される記憶部は、コンピュータ内に組み込まれたROM/RAMなどに特に限定されるものでなく、リムーバブルディスク(例えば、CD−ROMなどの光ディスク)などであってもよい。つまり、「微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行う加工用データ」がリムーバブルディスクに格納されていてもよい。かかる場合、リムーバブルディスクに格納されている加工用データを、リムーバブルディスクドライブ(RDD)などで読み取って、システム内のROMおよび/またはRAMなどに格納されて使用され得る。また、“加工用データ”が格納される記憶部は、別の同様のコンピュータ装置に保存されているものであってもよい。つまり、「微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工手段を用いるか或いは精密機械加工手段を用いるかの判断を行う加工用データ」が、超精密複合加工装置に直接的に用いられるのとは別のコンピュータ装置のROMなどに記憶されているものであってもよい。かかる場合、LAN等の通信回路またはリムーバルディスクなどを介して別のコンピュータ装置から伝送された加工用データが、本発明におけるシステムで受信され又は読み取られ、それによって、かかるシステム内のROMおよび/またはRAMなどに格納されて使用され得る。  In the present invention, the storage unit for storing “processing data” is not particularly limited to a ROM / RAM incorporated in a computer, but is a removable disk (for example, an optical disk such as a CD-ROM). May be. In other words, “information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece; information on a removal volume removed from a workpiece during the production of the fine workpiece; and data on removal time of the electromagnetic wave processing means and removal processing of the precision machining means “Processing data for determining whether to use electromagnetic wave processing means or precision machining means based on time data” may be stored in the removable disk. In such a case, the processing data stored in the removable disk can be read by a removable disk drive (RDD) or the like and stored in a ROM and / or RAM in the system. Further, the storage unit storing “processing data” may be stored in another similar computer device. In other words, “information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece; information on a removal volume removed from a workpiece during the production of the fine workpiece; and data on removal time of the electromagnetic wave processing means and removal processing of the precision machining means “Processing data for determining whether to use electromagnetic machining means or precision machining means based on time-related data” is a computer apparatus different from that used directly in ultra-precise composite machining apparatus. It may be stored in a ROM or the like. In such a case, processing data transmitted from another computer apparatus via a communication circuit such as a LAN or a removable disk is received or read by the system of the present invention, whereby the ROM in the system and / or It can be used by being stored in a RAM or the like.

尚、上述のような本発明は、次の態様を包含していることを確認的に述べておく:
第1態様:被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置において加工デバイスを判断する方法であって、
超精密複合加工装置が、
被加工材を粗削りするための電磁波加工デバイス;
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工デバイス;ならびに
電磁波加工デバイスおよび精密機械加工デバイスの使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定デバイス
を有して成り、
加工デバイスの判断においては、
微細加工物の立体形状モデルの情報;
微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに
電磁波加工デバイスの除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工デバイスの除去加工時間に関するデータ
に基づいて、電磁波加工デバイスを用いるか或いは精密機械加工デバイスを用いるかの判断を行うことを特徴とする、方法。
第2態様:上記第1態様において、被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて加工デバイスの判断の前処理を行っており、かかる前処理では、
被加工材の最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面を作成し、
オフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かによって、電磁波加工デバイスを実施するか否かを判断する、
ことを特徴とする方法。
第3態様:上記第2態様において、被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するオフセット面が存在する場合、その内側に位置するオフセット面と被加工材の最表面レベルとで囲まれた領域を、暫定的な電磁波加工部とすることを特徴とする方法。
第4態様:上記第3態様において、暫定的な電磁波加工部における形状を、電磁波加工デバイスの加工可能形状データベースと比較し、それによって、電磁波加工デバイスを実施するか否かを判断することを特徴とする方法。
第5態様:上記第3態様または第4態様において、暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、その算出した体積について、電磁波加工デバイスに関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、精密機械加工デバイスに関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、加工時間Aと加工時間Bとを比較することによって、電磁波加工デバイスを実施するか否かを判断する、
ことを特徴とする方法。
第6態様:上記第5態様において、加工時間Aと加工時間Bとの比較に際しては、電磁波加工デバイスから精密機械加工デバイスへの切替えに要する段取り時間を付加的に考慮することを特徴とする方法。
第7態様:上記第4態様に従属する上記第5態様において、(a)暫定的な電磁波加工可能部の抽出、(b)暫定的な電磁波加工部の形状と加工可能形状データベースとの比較、および(c)加工時間Aと加工時間Bとの比較を順次行うことを特徴とする方法。
第8態様:上記第1態様〜第7態様のいずれかにおいて、超精密複合加工装置が、形状測定デバイスで測定された被加工材の形状の情報に基づき、電磁波加工デバイスまたは精密機械加工デバイスを制御する制御装置を更に有して成ることを特徴とする方法。
第9態様:上記第1態様〜第8態様のいずれかにおいて、精密機械加工デバイスでは、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっていることを特徴とする方法。
第10態様:上記第1態様〜第9態様のいずれかにおいて、電磁波加工デバイスがレーザ加工デバイスであることを特徴とする方法。
第11態様:上記第1態様〜第10態様のいずれかにおいて、微細加工物の微細部寸法が10nm〜15mmの範囲にあることを特徴とする方法。
第12態様:上記第11態様において、微細加工物が光学レンズ用金型または光学レンズであることを特徴とする方法。
第13態様:被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置であって、
被加工材を粗削りするための電磁波加工デバイス;
粗削りされた被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工デバイス;ならびに
電磁波加工デバイスおよび精密機械加工デバイスの使用に際して被加工材の形状を測定するための形状測定デバイス
を有して成り、
超精密複合加工装置が、その超精密複合加工装置に用いる加工用データが格納された記憶部を備えたシステムを更に有して成り、
加工用データが、微細加工物の立体形状モデルの情報;微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、電磁波加工デバイスの除去加工時間に関するデータおよび精密機械加工デバイスの除去加工時間に関するデータに基づいて、電磁波加工デバイスを用いるか或いは精密機械加工デバイスを用いるかの判断を行うための加工用データであることを特徴とする超精密複合加工装置。
第14態様:上記第13態様において、加工用データは、被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて、最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面が被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かで電磁波加工デバイスを実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする超精密複合加工装置。
第15態様:上記第14態様において、加工用データは、被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するオフセット面が存在する場合にその内側に位置するオフセット面と最表面レベルとで囲まれた領域を暫定的な電磁波加工部とし、暫定的な電磁波加工部における形状を電磁波加工デバイスの加工可能形状データベースと比較して電磁波加工デバイスを実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする超精密複合加工装置。
第16態様:上記第14態様において、加工用データは、暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、その算出した体積について、電磁波加工デバイスに関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、精密機械加工デバイスに関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、加工時間Aと加工時間Bとを比較することで電磁波加工デバイスを実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする超精密複合加工装置。
It should be noted that the present invention as described above includes the following aspects:
1st aspect : It is the method of judging a processing device in the ultraprecision compound processing apparatus which manufactures a fine workpiece from a workpiece,
Ultra precision combined processing equipment
Electromagnetic wave processing device for roughing workpieces;
A precision machining device for carrying out precision machining on a rough-cut workpiece; and a shape measuring device for measuring the shape of the workpiece in the use of an electromagnetic machining device and a precision machining device. ,
In judging the processing device,
Information on the three-dimensional model of the fine workpiece;
Using an electromagnetic wave processing device based on information on the removal volume removed from the workpiece during the manufacture of the fine workpiece; and data on the removal time of the electromagnetic machining device and data on the removal time of the precision machining device, or A method comprising determining whether to use a precision machining device.
Second aspect : In the first aspect, preprocessing of the processing device is performed using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece, and in such preprocessing,
Create an offset surface offset by a specified amount from each surface of the final shape of the workpiece,
It is determined whether or not to implement an electromagnetic wave processing device depending on whether or not the offset surface is located inside the outermost surface level of the workpiece.
A method characterized by that.
Third aspect : In the second aspect, when there is an offset surface located on the inner side of the outermost surface level of the workpiece, the offset surface located on the inner side is surrounded by the outermost surface level of the workpiece. A method characterized in that the region is a temporary electromagnetic wave processing section.
Fourth aspect : In the third aspect described above, the shape of the provisional electromagnetic wave machining unit is compared with the machinable shape database of the electromagnetic wave machining device, thereby determining whether to implement the electromagnetic wave machining device. And how to.
5th aspect : In said 3rd aspect or 4th aspect, the volume of the provisional electromagnetic wave processing part is calculated, and the calculated volume is based on the correlation data A between the removal volume related to the electromagnetic wave processing device and the removal processing time. By calculating the machining time A and calculating the machining time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal machining time for the precision machining device, and comparing the machining time A and the machining time B, Determine whether to implement electromagnetic wave processing device,
A method characterized by that.
Sixth aspect : The method according to the fifth aspect, wherein in the comparison between the processing time A and the processing time B, the setup time required for switching from the electromagnetic wave processing device to the precision machining device is additionally taken into account. .
Seventh aspect : In the fifth aspect subordinate to the fourth aspect, (a) extraction of the provisional electromagnetic wave processable part, (b) comparison of the shape of the temporary electromagnetic wave processing part and the processable shape database, And (c) A method of sequentially comparing the processing time A and the processing time B.
Eighth aspect : In any one of the first to seventh aspects, the ultra-precise combined machining apparatus performs an electromagnetic wave machining device or a precision machining device based on information on a shape of the workpiece measured by the shape measurement device. A method further comprising a control device for controlling.
Ninth aspect : In any one of the first to eighth aspects, the precision machining device is selected from the group consisting of a planar processing tool, a shaper processing tool, a fly cut processing tool, a diamond turning processing tool, and a micro milling processing tool. A method characterized in that the tool to be cut is freely replaceable.
Tenth aspect : The method according to any one of the first to ninth aspects, wherein the electromagnetic wave processing device is a laser processing device.
Eleventh aspect : The method according to any one of the first to tenth aspects, wherein the fine part size of the fine workpiece is in the range of 10 nm to 15 mm.
Twelfth aspect : The method according to the eleventh aspect, wherein the fine workpiece is an optical lens mold or an optical lens.
Thirteenth aspect : An ultra-precise combined machining apparatus for producing a fine workpiece from a workpiece,
Electromagnetic wave processing device for roughing workpieces;
A precision machining device for carrying out precision machining on a rough-cut workpiece; and a shape measuring device for measuring the shape of the workpiece in the use of an electromagnetic machining device and a precision machining device. ,
The ultra-precise composite machining apparatus further comprises a system having a storage unit storing processing data used for the ultra-precise composite machining apparatus,
Processing data includes information on a three-dimensional shape model of a fine workpiece; information on a removal volume removed from a workpiece during manufacture of the fine workpiece; and data on a removal processing time of an electromagnetic wave processing device and precision machining device An ultra-precise combined machining apparatus characterized in that it is machining data for determining whether to use an electromagnetic wave machining device or a precision machining device based on data relating to removal machining time.
Fourteenth aspect : In the thirteenth aspect described above, the processing data is the outermost surface of the workpiece using an offset surface offset by a specified amount from each surface of the final shape using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece. An ultra-precise combined machining apparatus characterized in that it is machining data for determining whether to implement an electromagnetic wave machining device based on whether or not it is located inside a level.
Fifteenth aspect : In the fourteenth aspect described above, the processing data is surrounded by the offset surface located on the inner side and the outermost surface level when there is an offset surface located on the inner side of the outermost surface level of the workpiece. The region is a provisional electromagnetic wave processing unit, and the shape of the temporary electromagnetic wave processing unit is compared with the electromagnetic wave processing device processable shape database to determine whether to implement the electromagnetic wave processing device. A featured ultra-precise combined machining device.
Sixteenth aspect : In the fourteenth aspect, the processing data is calculated by calculating the volume of the provisional electromagnetic wave processing unit, and for the calculated volume, the correlation data A between the removal volume relating to the electromagnetic wave processing device and the removal processing time. By calculating the processing time A based on the calculated processing time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal processing time for the precision machining device, and comparing the processing time A and the processing time B. An ultra-precise combined machining apparatus characterized in that it is machining data for determining whether to implement an electromagnetic wave machining device.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。  Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art will readily understand that various modifications can be made.

● 精密機械加工手段が、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっている態様を主として説明したが、必ずしもかかる態様に限定されない。例えば精密機械加工手段が、研削加工具に対しても更に取替え自在となっていてよい。つまり、上述の切削加工具に加えて又はそれに代えて研削加工具も取替えられるようになっていてもよい。研削加工具を用いることによって、更に高精度な精密機械加工が実現され得る。典型的には、研削加工具としては砥石を用い、回転運動させた砥石を被加工材に接触させることによって、被加工材の面を研削できる(図28参照)。砥石に用いられ得る砥粒材料としては、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、アルミナおよび炭化ケイ素(SiC)などを挙げることができる。また、レジンボンド砥石、メタルボンド砥石やメタルレジン砥石などを用いてもよい。更にいえば、精密機械加工手段は、超音波加工用ホーン、超音波振動切削用工具、ポリシング加工用磨き工具またはマイクロドリルなどに対しても取替え自在となっているものであってもよい。● Explain mainly how the precision machining means can be replaced with a cutting tool selected from the group consisting of a planar processing tool, a shaper processing tool, a fly-cut processing tool, a diamond turning tool, and a micro milling tool. However, it is not necessarily limited to such an embodiment. For example, the precision machining means may be further replaceable with respect to the grinding tool. That is, a grinding tool may be replaced in addition to or instead of the above-described cutting tool. By using a grinding tool, higher precision precision machining can be realized. Typically, a grindstone is used as a grinding tool, and the surface of the workpiece can be ground by bringing the grindstone rotated into contact with the workpiece (see FIG. 28). Examples of the abrasive material that can be used for the grindstone include diamond, cubic boron nitride (cBN), alumina, and silicon carbide (SiC). Also, a resin bond grindstone, a metal bond grindstone, a metal resin grindstone, or the like may be used. Furthermore, the precision machining means may be replaceable with an ultrasonic machining horn, an ultrasonic vibration cutting tool, a polishing polishing tool, a micro drill, or the like.

● 切削工具の切れ味の向上や、工具摩耗の低減などを目的として、潤滑作用を奏し得る切削油剤を工具の刃先に供給してもよい。切削油剤の種類としては特に制限はなく、常套の切削加工に用いる切削油剤を使用してよい。● For the purpose of improving the sharpness of the cutting tool and reducing tool wear, a cutting fluid that can exert a lubricating action may be supplied to the cutting edge of the tool. There is no restriction | limiting in particular as a kind of cutting fluid, You may use the cutting fluid used for a conventional cutting process.

最後に、本発明では、被加工材から微細加工物を製造するための超精密複合加工方法をベースにした加工工程の判断方法も提供され得ることを付言しておく。かかる方法は、
(i)被加工材に対して電磁波加工を施して被加工材を粗削りする工程;および
(ii)粗削りされた被加工材に対して精密機械加工を施す工程
を含んで成り、
工程(i)および工程(ii)の少なくとも一方の実施に際して被加工材の形状を測定し、加工工程の判断方法においては、
微細加工物の立体形状モデルの情報;
微細加工物の製造に際して被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに
「電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータ」および「精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ」
に基づいて工程(i)の電磁波加工(粗削り工程)を実施するか或いは工程(ii)の精密機械加工を実施するかの判断を行う。かかる方法についての効果およびその内容については、上記で既に説明した事項と同様のことが当てはまるので、重複を避けるために説明は省略する。
Finally, it should be noted that the present invention can also provide a method for determining a machining process based on an ultra-precise composite machining method for producing a fine workpiece from a workpiece. Such a method is
(I) a step of subjecting the workpiece to electromagnetic machining and roughing the workpiece; and (ii) a step of performing precision machining on the roughened workpiece,
In carrying out at least one of step (i) and step (ii), the shape of the workpiece is measured,
Information on the three-dimensional model of the fine workpiece;
Information on the removal volume removed from the workpiece during the production of fine workpieces; and “Data on removal processing time of electromagnetic machining means” and “Data on removal processing time of precision machining means”
Based on the above, it is determined whether to perform the electromagnetic wave machining (rough cutting process) of step (i) or to perform the precision machining of step (ii). About the effect about this method and its content, since the same thing as the matter already demonstrated above is applied, description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.

本発明の加工手段の判断方法の対象となる超精密複合加工装置における効果を確認するために以下の試験を実施した。  In order to confirm the effect in the ultra-precise combined machining apparatus which is the object of the method of judging the machining means of the present invention, the following test was conducted.

《ケースA》
従来技術の加工法(比較例1)および本発明の加工法(実施例1)を実施することによって、図29(a)に示すようなフレネルレンズ金型を製造した。
<< Case A >>
A Fresnel lens mold as shown in FIG. 29A was manufactured by carrying out the processing method of the prior art (Comparative Example 1) and the processing method of the present invention (Example 1).

(比較例1)
従来技術の加工法として、全ての加工を切削加工により行うことによって難削材からフレネルレンズ金型を製造した。概要を表1に示す。
(Comparative Example 1)
As a conventional processing method, a Fresnel lens mold was manufactured from a difficult-to-cut material by performing all processing by cutting. A summary is shown in Table 1.

表1の最右欄に示すように、従来技術の加工法では図29(a)に示すフレネルレンズ金型を得るのに『80時間』要した。  As shown in the rightmost column of Table 1, the conventional processing method required "80 hours" to obtain the Fresnel lens mold shown in FIG.

(実施例1)
本発明の実施例として、レーザ加工によって被加工材を粗削りし、その粗削りされた後の被加工材に微細機械加工を施すことによってフレネルレンズ金型を得た。加工概要を表2に示す。尚、実施例1では、形状測定手段としCCDカメラによるレンズ配置の位置測定および、レーザ光を使用した光干渉による形状測定を実施した。また表面粗さ測定手段としては光干渉を使用した白色干渉測定により実施した。
Example 1
As an example of the present invention, a Fresnel lens mold was obtained by roughly cutting a workpiece by laser processing and subjecting the workpiece after the rough cutting to fine machining. The processing outline is shown in Table 2. In Example 1, the position measurement of the lens arrangement by a CCD camera as a shape measuring means and the shape measurement by light interference using a laser beam were performed. The surface roughness was measured by white interference measurement using light interference.

表2の最右欄に示すように、本発明の加工法では図29(a)に示すフレネルレンズ金型を得るのに『21時間』要した。  As shown in the rightmost column of Table 2, the processing method of the present invention required “21 hours” to obtain the Fresnel lens mold shown in FIG.

このように同一のフレネルレンズ金型を得る場合、本発明は従来技術よりも製造時間を約74%減じることができた(表3参照)。  Thus, when obtaining the same Fresnel lens mold, the present invention was able to reduce the manufacturing time by about 74% compared to the prior art (see Table 3).

《ケースB》
従来技術の加工法(比較例2)および本発明の加工法(実施例2)を実施することによって、図29(b)に示すような多眼レンズ金型を製造した。
<< Case B >>
A multi-lens mold as shown in FIG. 29B was manufactured by carrying out the processing method of the prior art (Comparative Example 2) and the processing method of the present invention (Example 2).

(比較例1)
従来技術の加工法として、放電加工を施した後に切削加工を施すことによって難削材から多眼レンズ金型を製造した。概要を表4に示す。
(Comparative Example 1)
As a processing method of the prior art, a multi-lens lens mold was manufactured from a difficult-to-cut material by performing electric discharge machining and then cutting. A summary is shown in Table 4.

上記の表4の最右欄に示すように、従来技術の加工法では図29(b)に示す多眼レンズ金型を得るのに『152時間』要した。  As shown in the rightmost column of Table 4 above, the conventional processing method required “152 hours” to obtain the multi-lens mold shown in FIG.

(実施例2)
本発明の実施例として、レーザ加工によって被加工材を粗削りし、その粗削りされた後の被加工材に微細機械加工を施すことによって多眼レンズ金型を得た。概要を表5に示す。尚、実施例2では、形状測定手段としてレーザ光を使用した光干渉による形状測定を実施した。また表面粗さ測定手段としては光干渉を使用した白色干渉測定により実施した。
(Example 2)
As an example of the present invention, a multi-lens mold was obtained by roughly cutting a workpiece by laser processing and subjecting the workpiece after the rough cutting to fine machining. A summary is shown in Table 5. In Example 2, shape measurement by optical interference using laser light as shape measurement means was performed. The surface roughness was measured by white interference measurement using light interference.

上記表5の最右欄に示すように、本発明の加工法では図29(b)に示す多眼レンズ金型を得るのに『28時間』要した。  As shown in the rightmost column of Table 5 above, the processing method of the present invention required “28 hours” to obtain the multi-lens mold shown in FIG.

このように同一の多眼レンズ金型を得る場合、本発明は従来技術よりも製造時間を約82%減じることができた(表6参照)。  Thus, when obtaining the same multi-lens lens mold, the present invention was able to reduce the manufacturing time by about 82% compared to the prior art (see Table 6).

《総括》
ケースAおよびケースBから分かるように、本発明では、従来技術で難削材から微細構造物を製造する場合と比べて70〜80%製造時間を短縮することができる。従って、本発明は、微細構造物の製造にとって極めて有利な効果を奏するものであることが理解できるであろう。
<Summary>
As can be seen from Case A and Case B, in the present invention, the manufacturing time can be shortened by 70 to 80% compared to the case of manufacturing a fine structure from a difficult-to-cut material by the conventional technique. Therefore, it will be understood that the present invention has extremely advantageous effects for the production of fine structures.

本発明の実施により、被加工材から微細加工物を得ることができる。特に、本発明では「小型化・高性能化に対応した各種部品・製品を成形するための金型」を得ることができる。
関連出願の相互参照
By carrying out the present invention, a fine workpiece can be obtained from a workpiece. In particular, in the present invention, it is possible to obtain a “mold for molding various parts and products corresponding to downsizing and high performance”.
Cross-reference of related applications

本出願は、日本国特許出願第2011−273089号(出願日:2011年12月14日、発明の名称:「超精密複合加工装置における加工手段の判断方法」)に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるものとする。  This application is a priority under the Paris Convention based on Japanese Patent Application No. 2011-273089 (Filing Date: December 14, 2011, Title of Invention: “Method for Judging Processing Means in Ultraprecision Combined Machining Equipment”) Insist. All the contents disclosed in the application are incorporated herein by this reference.

10 電磁波加工手段
15 レーザ加工手段
15a レーザ入射光
30 精密機械加工手段
30a 工具刃先
31 スライド台、
32 垂直軸可動モータ
33 加工ヘッド
34 シェーパ加工具
35 フライカット加工具
36 ダイヤモンドターニング加工具
36a 真空チャック
36b エア・スピンドル
36c 誘導電動機
36d サーボモータ
36e 切削油剤タンク
37 マイクロミーリング加工具
38 研削加工具
38a 研削加工具(ダイヤモンド砥石)
38b ツルーイング砥石
50 形状測定手段
52 撮取手段/撮画手段(形状測定手段)
54 レーザ光を利用した検出器(形状測定手段)
80 被加工材
81 粗削りされた被加工材
82 粗削り後に精密機械加工された被加工材(=微細構造物)
82a 微細構造物の微細部
85 被加工材を載置ためのテーブル
90 演算手段(例えばコンピュータ)
100 超精密複合加工装置
300 超精密複合加工装置におけるシステム
310 記憶部
320 CPU
330 入力装置
340 表示装置
350 出力装置
360 バス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electromagnetic wave processing means 15 Laser processing means 15a Laser incident light 30 Precision machining means 30a Tool edge 31 Slide stand,
32 Vertical axis movable motor 33 Processing head 34 Shaper processing tool 35 Fly cut processing tool 36 Diamond turning processing tool 36a Vacuum chuck 36b Air spindle 36c Induction motor 36d Servo motor 36e Cutting oil tank 37 Micro milling tool 38 Grinding tool 38a Grinding tool Processing tool (diamond grinding wheel)
38b Truing whetstone 50 Shape measuring means 52 Imaging means / imaging means (shape measuring means)
54 Detector using laser beam (shape measuring means)
80 Work material 81 Roughly cut work material 82 Work material that has been precision machined after rough cutting (= fine structure)
82a Fine part 85 of fine structure Table 90 for placing work material Calculation means (for example, computer)
100 Ultra-precise Combined Processing Device 300 System 310 in Ultra-Precision Combined Processing Device Storage Unit 320 CPU
330 Input Device 340 Display Device 350 Output Device 360 Bus

Claims (14)

被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置において加工手段を判断する方法であって、
前記超精密複合加工装置が、
前記被加工材を粗削りするための電磁波加工手段;
前記粗削りされた前記被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段;ならびに
前記電磁波加工手段および前記精密機械加工手段の使用に際して前記被加工材の形状を測定するための形状測定手段
を有して成り、
前記加工手段の判断においては、
前記微細加工物の立体形状モデルの情報;
前記微細加工物の製造に際して前記被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに
前記電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび前記精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータ
に基づいて、前記電磁波加工手段を用いるか或いは前記精密機械加工手段を用いるかの判断を行い、また
前記被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて前記加工手段の判断の前処理を行っており、該前処理では、
前記最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面を作成し、
該オフセット面が前記被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かによって、前記電磁波加工手段を実施するか否かを判断することを特徴とする、方法。
A method for determining a processing means in an ultra-precise composite processing apparatus that manufactures a fine workpiece from a workpiece,
The ultra-precise combined machining apparatus is
Electromagnetic wave processing means for roughing the workpiece;
Precision machining means for performing precision machining on the rough-cut workpiece; and shape measuring means for measuring the shape of the workpiece in use of the electromagnetic wave machining means and the precision machining means Comprising
In the judgment of the processing means,
Information of a three-dimensional model of the fine workpiece;
Information on the removal volume removed from the workpiece during the production of the fine workpiece; and data on the removal processing time of the electromagnetic processing means and data on the removal processing time of the precision machining means Whether or not the precision machining means is used, and the processing means is pre-processed using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece. Then
Create an offset surface offset by a specified amount from each surface of the final shape,
A method for determining whether or not to implement the electromagnetic wave processing means, depending on whether or not the offset surface is located inside the outermost surface level of the workpiece.
前記被加工材の最表面レベルよりも内側に位置する前記オフセット面が存在する場合、該内側に位置する前記オフセット面と前記最表面レベルとで囲まれた領域を、暫定的な電磁波加工部とする、ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。  When the offset surface located inside the outermost surface level of the workpiece is present, a region surrounded by the offset surface located inside and the outermost surface level is a provisional electromagnetic wave processing unit. The method of claim 1, wherein: 前記暫定的な電磁波加工部における形状を、前記電磁波加工手段の加工可能形状データベースと比較し、それによって、前記電磁波加工手段を実施するか否かを判断することを特徴とする、請求項3に記載の方法。  The shape of the provisional electromagnetic wave processing section is compared with a processable shape database of the electromagnetic wave processing means, thereby determining whether or not to implement the electromagnetic wave processing means. The method described. 前記暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、該算出した体積について、前記電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、前記精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、該加工時間Aと該加工時間Bとを比較することによって、前記電磁波加工手段を実施するか否かを判断する、
ことを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
Calculating the volume of the provisional electromagnetic wave processing section, and calculating a processing time A based on correlation data A between a removal volume and a removal processing time related to the electromagnetic wave processing means for the calculated volume; Whether or not to implement the electromagnetic wave processing means by calculating the processing time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal processing time relating to the processing means, and comparing the processing time A with the processing time B To determine,
The method according to claim 3 or 4, characterized in that:
前記加工時間Aと前記加工時間Bとの比較に際しては、前記電磁波加工手段から前記精密機械加工手段への切替えに要する段取り時間を付加的に考慮することを特徴とする、請求項5に記載の方法。  The comparison between the machining time A and the machining time B additionally takes into account a setup time required for switching from the electromagnetic wave machining means to the precision machining means. Method. (a)前記暫定的な電磁波加工可能部の抽出、(b)前記暫定的な電磁波加工部の形状と前記加工可能形状データベースとの比較、および(c)前記加工時間Aと前記加工時間Bとの比較を順次行うことを特徴とする、請求項4に従属する請求項5に記載の方法。  (A) extraction of the provisional electromagnetic wave processable part, (b) comparison of the shape of the temporary electromagnetic wave processing part and the processable shape database, and (c) the processing time A and the processing time B The method according to claim 5, dependent on claim 4, characterized in that the comparisons are performed sequentially. 前記超精密複合加工装置が、前記形状測定手段で測定された前記被加工材の形状の情報に基づき、前記電磁波加工手段または前記精密機械加工手段を制御する手段を更に有して成ることを特徴とする、請求項1または3〜7のいずれかに記載の方法。  The ultra-precise combined machining apparatus further comprises means for controlling the electromagnetic wave machining means or the precision machining means based on information on the shape of the workpiece measured by the shape measuring means. A method according to any one of claims 1 or 3-7. 前記精密機械加工手段では、プレーナ加工具、シェーパ加工具、フライカット加工具、ダイヤモンドターニング加工具およびマイクロミーリング加工具から成る群から選択される切削加工具が取替え自在となっていることを特徴とする、請求項1または3〜8のいずれかに記載の方法。  The precision machining means is characterized in that a cutting tool selected from the group consisting of a planar processing tool, a shaper processing tool, a fly-cut processing tool, a diamond turning tool, and a micro milling tool is replaceable. A method according to any one of claims 1 or 3-8. 前記電磁波加工手段がレーザ加工手段であることを特徴とする、請求項1または3〜9のいずれかに記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the electromagnetic wave processing means is a laser processing means. 前記微細加工物の微細部寸法が10nm〜15mmの範囲にあることを特徴とする、請求項1または3〜10のいずれかに記載の方法。  The method according to any one of claims 1 and 3 to 10, wherein a fine part size of the fine workpiece is in a range of 10 nm to 15 mm. 前記微細加工物が光学レンズ用金型または光学レンズであることを特徴とする、請求項11に記載の方法。  The method according to claim 11, wherein the fine workpiece is an optical lens mold or an optical lens. 被加工材から微細加工物を製造する超精密複合加工装置であって、
前記被加工材を粗削りするための電磁波加工手段;
前記粗削りされた前記被加工材に対して精密加工を施すための精密機械加工手段;ならびに
前記電磁波加工手段および前記精密機械加工手段の使用に際して前記被加工材の形状を測定するための形状測定手段
を有して成り、
前記超精密複合加工装置が、該超精密複合加工装置に用いる加工用データが格納された記憶部を備えたシステムを更に有して成り、
前記加工用データが、前記微細加工物の立体形状モデルの情報;前記微細加工物の製造に際して前記被加工材から除去される除去体積に関する情報;ならびに、前記電磁波加工手段の除去加工時間に関するデータおよび前記精密機械加工手段の除去加工時間に関するデータに基づいて、前記電磁波加工手段を用いるか或いは前記精密機械加工手段を用いるかの判断を行うための加工用データとなっており、また
前記加工用データが、前記被加工材の最終形状の3次元CADデータを用いて、前記最終形状の各面から指定量オフセットさせたオフセット面が前記被加工材の最表面レベルよりも内側に位置するか否かで前記電磁波加工手段を実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする、超精密複合加工装置。
An ultra-precise composite processing device that manufactures fine workpieces from workpieces,
Electromagnetic wave processing means for roughing the workpiece;
Precision machining means for performing precision machining on the rough-cut workpiece; and shape measuring means for measuring the shape of the workpiece in use of the electromagnetic wave machining means and the precision machining means Comprising
The ultra-precise combined machining apparatus further comprises a system including a storage unit storing processing data used for the ultra-precise combined machining apparatus,
The processing data includes information on a three-dimensional shape model of the fine workpiece; information on a removal volume removed from the workpiece when the fine workpiece is manufactured; and data on a removal processing time of the electromagnetic wave processing means; Based on the data related to the removal processing time of the precision machining means, it is processing data for determining whether to use the electromagnetic wave processing means or the precision machining means, and the processing data Whether or not an offset surface that is offset by a specified amount from each surface of the final shape using the three-dimensional CAD data of the final shape of the workpiece is positioned inside the outermost surface level of the workpiece. An ultra-precise combined machining apparatus characterized in that it is machining data for determining whether to implement the electromagnetic wave machining means.
前記加工用データは、前記被加工材の最表面レベルよりも内側に位置する前記オフセット面が存在する場合に該内側に位置する前記オフセット面と前記最表面レベルとで囲まれた領域を暫定的な電磁波加工部とし、該暫定的な電磁波加工部における形状を前記電磁波加工手段の加工可能形状データベースと比較して前記電磁波加工手段を実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする、請求項13に記載の超精密複合加工装置。  When the offset surface located on the inner side of the outermost surface level of the workpiece exists, the processing data provisionally displays a region surrounded by the offset surface located on the inner side and the outermost surface level. The electromagnetic wave processing unit is processing data for determining whether to implement the electromagnetic wave processing unit by comparing the shape of the provisional electromagnetic wave processing unit with the processable shape database of the electromagnetic wave processing unit. The ultra-precise combined machining apparatus according to claim 13. 前記加工用データは、前記暫定的な電磁波加工部の体積を算出し、該算出した体積について、前記電磁波加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データAに基づいた加工時間Aを算出すると共に、前記精密機械加工手段に関する除去体積と除去加工時間との相関関係データBに基づいた加工時間Bを算出し、該加工時間Aと該加工時間Bとを比較することで前記電磁波加工手段を実施するかの判断を行う加工用データであることを特徴とする、請求項13に記載の超精密複合加工装置。  The processing data calculates a volume of the provisional electromagnetic wave processing section, and calculates a processing time A based on correlation data A between a removal volume and a removal processing time related to the electromagnetic wave processing means for the calculated volume. And calculating the machining time B based on the correlation data B between the removal volume and the removal machining time relating to the precision machining means, and comparing the machining time A and the machining time B to thereby calculate the electromagnetic wave machining means. 14. The ultra-precise combined machining apparatus according to claim 13, wherein the machining data is for determining whether or not to execute.
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